르 샤틀리에의 원리는 평형계에 농도·압력·온도 같은 외부 변화가 가해지면, 그 변화를 상쇄하는 쪽으로 평형이 이동한다는 말이에요.
반응물 농도가 늘면 정반응 쪽으로, 압력이 오르면 기체 몰수가 적은 쪽으로 이동해요.
온도만 평형 상수 K 자체를 바꾸고, 촉매는 평형 위치는 그대로 두고 도달 시간만 줄여요.
이 페이지에서는 농도와 압력을 바꿔 평형이 어느 쪽으로 움직이는지 직접 확인해 봐요.
직관 도입: 자연은 균형을 되찾으려 한다
💡 비유: 시소 위의 균형
①평형 상태 = 시소가 수평인 상태
②한쪽에 무게를 더 올리면? → 그 반대쪽이 올라가려 한다
③자연은 외부 변화를 '상쇄'하는 방향으로 움직인다
④탄산음료 뚜껑을 열면 거품이 나는 이유: 압력↓ → CO₂ 방출 방향
⑤이것이 '르 샤틀리에의 원리'
농도 변화와 평형 이동
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반응물 농도 변화 전후의 농도 비교
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농도 변화
[반응물] ↑ → 정반응 촉진 → 생성물 ↑
농도가 증가한 쪽을 소비하는 방향으로 이동
🔍 왜 그 방향으로 이동하는가?
①[A] 증가 → 반응지수 Q가 K보다 작아짐
②Q < K → 정반응이 더 빨라져 생성물 증가
③[A] 감소 → Q > K → 역반응 촉진
④핵심: 반응은 항상 Q = K가 되는 방향으로 진행
압력 변화와 평형 이동
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압력 변화에 따른 기체 반응의 평형 이동
2
압력 효과
P ↑ → 기체 몰수 적은 쪽으로 이동
몰수를 줄여 압력 증가를 상쇄
💡 온도 변화의 효과
①T ↑ → 흡열 반응 방향으로 이동 (열을 흡수해 온도 낮추려 함)
②T ↓ → 발열 반응 방향으로 이동
③핵심: 온도 변화는 K 값 자체를 변화시킨다!
④농도·압력 변화는 K 불변, 온도만 K를 바꿈
촉매와 평형
🔍 촉매는 평형을 이동시키지 않는다
①촉매: 정반응·역반응 속도를 똑같이 증가
②평형에 도달하는 시간만 단축
③K 값은 변하지 않음. 평형 위치 불변
④비활성 기체 추가(일정 부피): 총 압력↑이지만 분압 불변 → 평형 불변
예제로 익히기
예제 1
N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g) 평형에서 압력을 높이면 평형은 어느 쪽으로 이동하는가?
1
르 샤틀리에 원리: 압력↑ → 기체 몰수가 적은 쪽으로 이동(압력 증가 상쇄).
2
반응물 쪽 4몰(1+3) vs 생성물 쪽 2몰 → 몰수 적은 생성물(정반응) 쪽으로 이동.
▸ 정반응 방향 (NH₃ 생성 쪽)
압력↑ → 전체 기체 몰수를 줄이는 쪽. 양쪽 몰수가 같으면 압력 변화에도 평형 불변.
예제 2
정반응이 발열(ΔH<0)인 평형에서 온도를 높이면 평형 이동 방향과 K 값 변화는?
1
온도↑ → 열을 흡수하는 방향(흡열=역반응)으로 이동.
2
역반응 쪽으로 이동하므로 생성물이 줄어 K 값이 작아진다(온도만 K를 바꿈).
▸ 역반응 방향으로 이동, K 감소
온도 변화만 K를 바꾼다. 발열 반응은 온도↑ 시 역반응 → K↓, 온도↓ 시 정반응 → K↑.