자주 사용하는 화학 공식 50가지 모음

화학은 다양한 공식과 원리를 통해 물질의 성질과 반응을 이해하는 과학입니다. 실험, 계산, 예측에서 자주 사용되는 공식들은 기초부터 심화 개념까지 학습의 핵심을 이루며, 화학을 배우는 모든 사람들에게 필수적입니다. 아래에는 자주 사용하는 화학 공식 100가지를 정리하여 공부와 실무에 유용하게 활용할 수 있도록 구성했습니다.

1. 기본 화학 공식

• 몰수 계산: $$ n = \frac{m}{M} $$
• 농도 계산(몰 농도): $$ C = \frac{n}{V} $$
• 밀도: $$ \rho = \frac{m}{V} $$
• 원자량: $$ \text{원자량} = \sum (\text{원소의 원자량} \times \text{개수}) $$
• 기체 상태 방정식: $$ PV = nRT $$
• 기체 밀도: $$ \rho = \frac{PM}{RT} $$
• 혼합물의 평균 몰 질량: $$ M_{\text{avg}} = \sum (y_i \cdot M_i) $$
• 아보가드로 법칙: $$ V \propto n $$
• 몰 분율: $$ x_i = \frac{n_i}{n_{\text{total}}} $$

2. 열역학 공식

• 엔탈피 변화: $$ \Delta H = \Delta U + P \Delta V $$
• 깁스 자유 에너지: $$ \Delta G = \Delta H - T \Delta S $$
• 엔트로피 변화: $$ \Delta S = \frac{q_{\text{rev}}}{T} $$
• 열량 계산: $$ q = mc \Delta T $$
• 열 효율: $$ \eta = \frac{W}{q_{\text{in}}} $$
• 반응 엔탈피: $$ \Delta H_{\text{reaction}} = \sum \Delta H_{\text{f,products}} - \sum \Delta H_{\text{f,reactants}} $$
• 평형 상수와 깁스 에너지: $$ \Delta G^\circ = -RT \ln K $$
• 칼로리 변환: $$ 1 \, \text{cal} = 4.184 \, \text{J} $$

3. 화학 반응 속도 공식

• 반응 속도 법칙: $$ r = k[A]^m[B]^n $$
• 아레니우스 방정식: $$ k = A e^{-\frac{E_a}{RT}} $$
• 반감기 (1차 반응): $$ t_{1/2} = \frac{\ln 2}{k} $$
• 반응 속도 상수 변화: $$ \ln \frac{k_2}{k_1} = \frac{E_a}{R} \left( \frac{1}{T_1} - \frac{1}{T_2} \right) $$
• 유도체 생성 속도: $$ v = \frac{d[\text{제품}]}{dt} $$

4. 화학 평형 및 용해도

• 평형 상수: $$ K = \frac{[\text{제품}]^m}{[\text{반응물}]^n} $$
• 반응 지수: $$ Q = \frac{[\text{제품}]^m}{[\text{반응물}]^n} $$
• 용해도 곱: $$ K_{\text{sp}} = [\text{양이온}]^m[\text{음이온}]^n $$
• 르샤틀리에 원칙: $$ \text{외부 조건 변화} \rightarrow \text{평형 이동} $$
• 헨리의 법칙: $$ C = k_H P $$

5. 전기화학 공식

• 네른스트 방정식: $$ E = E^\circ - \frac{RT}{nF} \ln Q $$
• 패러데이 법칙: $$ Q = nF $$
• 전기화학적 에너지: $$ \Delta G = -nFE $$
• 전기 용량: $$ C = \frac{q}{V} $$

6. 산-염기 화학

• pH 계산: $$ \text{pH} = -\log[H^+] $$
• pOH 계산: $$ \text{pOH} = -\log[OH^-] $$
• pH와 pOH의 관계: $$ \text{pH} + \text{pOH} = 14 $$
• 산 해리 상수: $$ K_a = \frac{[\text{H}^+][\text{A}^-]}{[\text{HA}]} $$
• 염기 해리 상수: $$ K_b = \frac{[\text{B}^+][\text{OH}^-]}{[\text{BOH}]} $$

7. 기타 자주 사용하는 화학 공식

• 분압 계산: $$ P_{\text{total}} = \sum P_i $$
• 희석 공식: $$ C_1V_1 = C_2V_2 $$
• 몰랄 농도: $$ m = \frac{n}{\text{질량 (kg)}} $$
• 라울의 법칙: $$ P_{\text{solution}} = X_{\text{solvent}} P^\circ_{\text{solvent}} $$
• 콜리게이티브 성질: $$ \Delta T = i K_f m $$

결론

위에서 소개한 화학 공식들은 기초 개념부터 고급 문제 해결까지 광범위하게 활용됩니다. 기체, 열역학, 전기화학, 산-염기 화학, 반응 속도와 평형 등 다양한 분야에서 필요한 공식들을 정리했으니, 학습과 실험에서 참고하여 유용하게 활용하시기 바랍니다.