반응지수란 무엇인가요?
반응지수 Q는 어느 특정 시점에서든 반응계에 존재하는 생성물과 반응물의 상대적인 양을 나타내는 값입니다. 평형 상태일 때만이 아니라 반응이 진행되는 모든 순간에 적용할 수 있다는 점이 핵심입니다. 일반적인 가역반응 aA + bB ⇌ cC + dD에서 \(Q\)는 평형상수 \(K\)와 똑같은 방식으로 계산하지만, 평형이 아닌 현재의 농도를 대입한다는 차이가 있습니다.
계산기 사용법
균형 맞춘 화학 반응식에서 각 화학종의 몰농도([A], [B], [C], [D])와 화학량론 계수(a, b, c, d)를 입력하세요. 계산기는 각 농도를 해당 계수만큼 거듭제곱한 뒤, 생성물 항끼리 곱한 값을 반응물 항끼리 곱한 값으로 나눕니다. 반응식에 등장하지 않는 화학종이 있다면, 그 항이 1이 되도록 값을 맞춰 주세요(예: 농도 1, 계수 0).
공식 풀이
$$Q = \dfrac{[C]^c\,[D]^d}{[A]^a\,[B]^b}$$입니다. 지수는 균형 맞춘 화학 반응식에서 그대로 가져옵니다. \(Q\)를 평형상수 \(K\)와 비교하면 반응이 어느 방향으로 진행될지 예측할 수 있습니다. Q < K이면 정반응(생성물 쪽)으로 진행되고, Q > K이면 역반응으로 진행되며, Q = K이면 계가 평형 상태에 있습니다.
예제 풀이
N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃ 반응에서 [N₂] = 0.5 M, [H₂] = 2 M, [NH₃] = 1 M라고 가정해 봅시다. 그러면 $$Q = \frac{1^2}{0.5^1 \times 2^3} = \frac{1}{0.5 \times 8} = \frac{1}{4} = \mathbf{0.25}$$가 됩니다.
자주 묻는 질문
Q와 K는 같은 건가요? 식의 형태는 동일하지만, K는 평형 상태에서만 성립하는 반면 Q는 어느 순간에나 적용됩니다.
Q의 단위는 무엇인가요? 활동도로 계산할 때 Q는 무차원량으로 취급합니다. 이 계산기에서도 단위 없는 숫자로 표시됩니다.
순수한 고체나 액체는 어떻게 처리하나요? 순수 고체와 액체의 활동도는 1이므로, 해당 항의 값을 1로 두어 식에서 제외하면 됩니다.
