Mass Action Law   질량 작용 법칙, 단체 행동 법칙

(2023-11-30)

Law of Mass Action


1. 질량 작용 법칙 (Law of Mass Action) 이란?물질화학적 평형 조건을, 일반화시켜 다룰 수 있게 하는 법칙
     - 주로, 농도 관계식에 의함


2. [화학 반응]  (질량 작용 법칙)

  ㅇ `화학 평형 조건`을 다음과 같이 `동적 평형 상태`로 설명 가능
     - 정반응 속도와 역반응 속도가 같음
     - 이는, 반응물생성물 농도가, 시간에 따라 변하지 않고, 일정하게 유지되는 것임
     - 즉, 반응물,생성물 농도의 비(比 => 평형 상수)가 일정함
     - 따라서, 각 화학반응 마다 고유한 평형 상수로 기술될 수 있음

     - 만일, 반응물의 초기 농도가 다르더라도, 평형 상수는 일정 상수 값을 갖으므로,
     - 결국, 반응물생성물의 초기량을 알면, 평형상수로부터 평형상태혼합물 조성 계산이 가능

  ㅇ 따라서, 다음과 같은 화학 반응식에서,
      
[# jA + kB \; \rightleftharpoons \; lC + mD #]
(화학반응식) - j,k,l,m : 균형 화학 반응식의 계수 ㅇ 위 화학 반응식평형 상수는,
[# K = \frac{[C]^j[D]^k}{[A]^l[B]^m} #]
(평형식, Equilibrium Expression) - K : 평형 상수 (무 차원 단위. 즉, 단위 없음) . 즉, 평형식에서, 주어진 온도 하에, 반응물생성물의 比는 일정 (상수) - [A],[B],[C],[D] : 화학종의 농도 (mol/L) . [A],[B] : 반응물 농도 . [C],[D] : 생성물 농도 . 한편, 기체농도 대신에 압력으로 표현 가능 ※ 위와 같은 관계식을, 1864년 노르웨이 화학자 Maximilian Guldberg(1836~1902),Peter Waage(1833~1900)가 제안함 - 화학 평형 조건을, 반응물생성물 간의 평형 농도 (전환비)로써, 설명함 ㅇ 적용 : 용액, 기체 상태화학 반응에 대한 화학적 평형을 정확하게 설명 3. [반도체] (단체 행동 법칙) or (질량 작용 법칙)반도체에서, 주어진 온도 하의, 열 평형 상태에서는, - 진성 반도체 또는 불순물 주입된 반도체이든, 어떤 경우에서나, - 다수 캐리어 종류와 무관하게, - 전자 농도정공 농도의 곱은 항상 일정 함 ㅇ 즉, 열 평형 하에서, `전자 농도 n`와 `정공 농도 p` 사이의 관계식 - n p = n2 * 여기서, 일정 상수 n는, 진성 반도체자유 전자 또는 자유 정공농도를 말함

반도체 기초
   1. 진성 반도체   2. 불순물/보상 반도체   3. 전자   4. 정공   5. 유효 질량   6. 질량 작용 법칙   7. 도너,억셉터   8. 항복전압   9. Si Ge 비교  
화학 평형
   1. 화학 평형   2. 평형 상수   3. 질량 작용의 법칙   4. 르 샤틀리에의 원리  


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