최종 업데이트: 2026-06-16

평형 상수 $K$는 정반응과 역반응의 속도가 같아지기 전까지 반응이 얼마나 진행되는지를 기술한다. 산화·환원 반응에서 그 종착점은 전지의 표준 전위로 정해진다. 추진 전압이 클수록 평형은 생성물 쪽으로 더 멀리 밀린다. 이 계산기는 표준 전지 전위를 $K$로 변환하며, 이는 전기화학 강좌가 전지 전압을 평형 단원과 연결할 때마다 등장하는 단계이다.

전위에서 평형 상수로

표준 자유 에너지에 대한 두 표현을 같다고 놓을 수 있다. 전기화학은 $\Delta G^\circ = -nFE^\circ$를, 열역학은 $\Delta G^\circ = -RT\ln K$를 준다. 둘을 같다고 놓고 상수에 대해 풀면 다음과 같다.

$\ln K = \frac{nFE^\circ}{RT}, \qquad K = e^{nFE^\circ/RT}$

여기서 $n$은 이동한 전자 수, $F = 96{,}485\ \mathrm{C/mol}$은 패러데이 상수, $R = 8.314\ \mathrm{J/(mol\cdot K)}$은 기체 상수, $T$는 절대 온도이다.

예제

298.15 K에서 $E^\circ = 1.10\ \mathrm{V}$로 전자 두 개를 이동시키는 전지를 보자.

약 1 V에 불과한 전위가 천문학적으로 큰 $K$를 만들며, 이는 반응이 사실상 완결까지 진행됨을 뜻한다.

작은 전압이 거대한 K를 주는 이유

평형 상수는 지수 안에 들어가 있어 전위에 매우 민감하다. 25 °C에서 이 관계는 $\ln K = nE^\circ/0.0257$로 단순해지며 $0.0257/n\ \mathrm{V}$마다 $K$가 $e$배씩 커진다. 이 때문에 적당한 전압의 전기화학 반응이 직관이 시사하는 것보다 훨씬 멀리 변환을 몰아갈 수 있다.

온도는 $RT$ 항을 통해 들어가므로 같은 전위라도 온도가 다르면 다른 $K$를 함의한다. 전극 데이터로부터 전위를 먼저 구하려면 표준 전지 전위 계산기를, 둘을 잇는 자유 에너지는 전지 전위로부터 깁스 자유 에너지 계산기를 참고한다. 농도가 표준이 아닐 때는 전지 전압 자체가 네른스트 방정식 계산기에 따라 이동한다.