| English | 의미 |
|---|---|
| metastable/ˌmetəˈsteɪbl/ | 불안정 상태 |
허용되지만 항상 일어나지는 않음
- 다이아몬드는 서서히/graphite로 변해야 하는데 -- 그러나 결코 보이지 않습니다.
- 반응은 유리하지만, 상상할 수 없을 정도로 느립니다.
- 허용되는 것과 시간 내에 일어나는 것은 다릅니다.
- 모든 반응은 두 가지 서로 다른 질문에 의해 지배됩니다.
가능 여부 versus 속도
- 열역학($\Delta G$)은 반응이 가능한지 묻습니다.
- 운동론(활성화 에너지)은 얼마나 빠르게 가는지를 묻습니다.
- 실용적으로는 두 질문에 모두 좋은 답이 필요합니다.
어떤 물리량이 반응이 열역학적으로 선호적인지를 알려주는가?
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$\Delta G$이 선호성을 결정하고, 활성화 에너지가 속도를 결정합니다.
실제应用中 유용하기 위해, 반응은 선호적이면서 동시에 충분히 빨라야 합니다.
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열역학과 운동론이 모두 협력해야 합니다.
유리하지만 frozen된 상태
- $\Delta G < 0$이지만 막대한 활성화 에너지를 가진 반응은 갇혀 있습니다.
- 유리하지만, 실질적으로는 일어나지 않습니다.
- 이러한 갇힌 상태를 메타안정이라고 한다.
$\Delta G < 0$인 반응이라도 관측할 수 있을 만큼 매우 느릴 수 있습니다.
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큰 활성화 에너지는 선호적인 반응을 느리게 만듭니다.
선호적이지만 운동론적으로 갇힌 상태를 ____라고 부릅니다.
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메타안정이란 선호적이지만 실질적으로 동결된 상태를 의미합니다.
운동론을 돕는 방법
- 촉매는 활성화 에너지를 낮추어 느린 반응을 가능하게 합니다.
- 열역학이 아닌 동역학을 변경합니다.
- $\Delta G$은 그대로이지만, 이제 반응이 실제로 진행됩니다.
열역학인지 운동론인지?
각 개념이 자유 에너지에 의해 결정되는지, 아니면 속도에 의해 결정되는지에 따라 분류하세요.
촉매는 반응의 ...를 바꿉니다.
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촉매는 장벽을 낮추지만 $\Delta G$은 변경하지 않습니다.
다이아몬드가.graphite로 변하는 데에는 $\Delta G < 0$이 있습니다. 왜 이 현상이 일어나지 않나요?
- 활성화 에너지가 막대합니다.
- 동역학적 장벽에 갇혀 있으므로 다이아몬드를 불안정 평형 상태(metastable)로 만듭니다.
석영으로의 전환이 선호적이더라도 다이아몬드는 유지되는데, 그것은 ...이기 때문입니다.
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거대한 활성화 에너지가 다이아몬드를 메타안정 상태에 가둡니다.
열역학적 유리성($\Delta G < 0$)이 반응이 관측 가능함을 보장하지 않습니다. 큰 활성화 에너지는 이를 측정 불가능할 정도로 느리게 만들 수 있습니다. 촉매는 속도(동역학)를 변경하며, $\Delta G$(열역학)은 변경하지 않습니다. 그리고 "불안정 평형 상태(metastable)"란 유리하지만 동역학적으로 갇혀 있는 상태를 의미합니다.
열역학($\Delta G$)은 반응이 일어날 수 있는지를 말하고, 동역학(활성화 에너지)은 얼마나 빠르게 일어나는지를 말합니다. 유리한 반응도 큰 장벽에 의해 냉동될 수 있습니다 -- 다이아몬드와 같은 불안정 평형 상태입니다. 촉매는 동역학을 해제while $\Delta G$을 변경하지 않습니다.