다음 중 화학 평형에서 활동도(activity)와 평형상수에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

열역학적 평형상수 K(활동도 기반)는 온도가 일정하면 이온 세기와 무관하게 일정하다(3번 옳음). 그러나 농도 평형상수 Kc는 활동도 계수(γ)를 포함하지 않고 농도만으로 표현되기 때문에, 이온 세기가 달라지면 γ 값이 달라지고 그 결과 Kc = K / (γ들의 곱)으로 이온 세기에 따라 변한다. 따라서 "이온 세기가 증가해도 Kc는 변하지 않는다"는 4번 설명은 틀렸다. 실험적으로 측정되는 것은 농도이지만, 이온 세기에 따라 Kc 값이 달라지는 점을 고려해야 한다. 나머지 선택지(1, 2, 3, 5번)는 모두 올바른 설명이다.

핵심 해설 이 문제는 화학 평형에서 활동도(Activity)와 평형상수(Equilibrium Constant)의 관계, 특히 이온 세기(Ionic Strength)가 평형상수에 미치는 영향을 정확히 이해하고 있는지 묻고 있어요. 용액 내 이온들 간의 정전기적 상호작용이 실제 유효 농도인 활동도에 어떻게 영향을 주는지가 핵심이에요. 핵심 개념 분석 (Key Concept): 핵심! 열역학적 평형상수 K는 물질의 고유한 성질로서 오직 온도(Temperature)에만 의존하는 값이에요. 이 K는 이상적인 상황, 즉 활동도 a=1 인 표준 상태를 기준으로 하기 때문에 농도 대신 활동도(Activity, a)라는 개념을 사용하여 이온 세기와 같은 환경 변화에 영향을 받지 않도록 정의되었어요. 반면, 우리가 실험실에서 직접 측정하는 것은 농도(Concentration)이며, 이를 통해 계산한 농도 평형상수 Kc는 활동도 계수(Activity Coefficient, γ)를 고려하지 않았기 때문에 이온 세기에 따라 값이 달라져요. 정답 근거 (Answer Rationale): 정답은 3번이에요. 농도 평형상수 Kc는 이온 세기가 증가하면 활동도 계수(γ)가 변하기 때문에 함께 변합니다. 따라서 "변하지 않으므로"라는 설명이 틀렸어요. 혼동 주의! 실험적으로 직접 측정하는 값은 농도이지만, 이 농도 데이터로부터 계산한 Kc는 진정한 열역학적 상수 K가 아니며 이온 세기의 영향을 받는다는 점을 명확히 알아야 해요. 반대로, 5번 설명은 옳습니다. 열역학적 평형상수 K는 활동도로 표현되므로, 온도만 일정하다면 이온 세기가 변해도 항상 일정한 값을 유지해요. 오답 분석 (Distractor Analysis): ① 옳은 설명: 이상 용액에서 용질의 활동도(a)는 몰농도(c)를 표준 농도(c°, 1 mol/L)로 나눈 무차원 값(a = c/c°)으로 정의됩니다. 활동도가 무차원(Dimensionless)이라는 점을 기억하세요. ② 옳은 설명: 순수한 고체나 액체(용매)의 경우, 몰분율이 1에 가깝고 표준 상태와 거의 동일하므로, 그들의 활동도는 관습적으로 1로 정의해요. 이것이 평형상수 식에서 고체와 순수 액체를 생략하는 이유예요. ④ 옳은 설명: 데바이-휘켈 이론(Debye-Hückel Theory)에 따르면, 이온 세기(I)가 증가할수록 이온들 간의 정전기적 인력이 강해져 이온의 유효 농도(활동도)가 감소합니다. 이로 인해 활동도 계수(γ)가 1보다 작아지게(γ < 1) 됩니다. 특히 희석 용액에서 이러한 경향이 잘 맞아요. 연관 개념 정리 (Related Concepts): 활동도 계수(γ)는 용액의 이온 세기(I)와 이온의 전하량(z)에 의존합니다. 데바이-휘켈 제한 법칙(log γ = -A z² √I)을 통해 정량적으로 이해할 수 있어요. 이온 세기가 묽어질수록(0에 가까워질수록) γ는 1에 가까워지고, Kc는 K에 수렴하게 됩니다. 개념 정리

구분	열역학적 평형상수 (K)	농도 평형상수 (Kc)
정의	활동도(a)로 표현한 평형상수	몰농도([ ])로 표현한 평형상수
의존성	온도에만 의존	온도와 이온 세기에 의존
특징	물질 고유의 상수, 불변	실험적 측정값 기반, 가변적
관계	K = Kc × (γ들의 곱) 또는 Kc = K / (γ들의 곱)

한눈에 비교!

조건	활동도 계수 (γ)	이온 세기 (I)	농도 평형상수 (Kc)
무한 희석 용액	1에 가까워짐 (γ→1)	0에 가까워짐 (I→0)	열역학적 평형상수 K와 같아짐
이온 세기 증가	1보다 작아짐 (γ 임상 시나리오 약국/임상 실무 가이드 임상 시나리오 (Clinical Scenario): 약국에서 염화칼륨(KCl) 주사제를 5% 포도당 용액(D5W)에 희석하여 조제하고 있습니다. KCl은 강전해질(Strong Electrolyte)로, 용액에 첨가되면 용액의 전체적인 이온 세기(Ionic Strength)를 급격히 증가시킵니다. 이로 인해 용액 내 다른 약물들, 특히 약전해질인 항생제 등의 활동도 계수(Activity Coefficient)가 변하면서 용해도(Solubility)나 화학적 안정성(Chemical Stability)에 예상치 못한 영향을 줄 수 있어요. 약사는 이러한 물리화학적 상호작용을 항상 염두에 두고 조제해야 합니다. 복약지도 및 중재 전략 (Counseling & Intervention): 주사제 조제 시, 여러 전해질이 혼합된 영양수액(TPN, Total Parenteral Nutrition) 처방을 검토할 때 이 개념이 매우 중요해요. 칼슘(Ca²⁺)과 인산염(PO₄³⁻) 같은 다가 이온(Multivalent Ion)이 동시에 처방되면, 이온 세기 증가와 활동도 계수 변화가 임계점을 넘어 침전물(Precipitate)을 형성할 위험성이 커져요. 핵심! DUR(Drug Utilization Review) 단계에서 전해질 농도와 혼합 순서를 반드시 확인하고, 침전 가능성이 있는 조합은 처방의에게 문의하여 대체 요법이나 별도 수액으로의 분리 투여를 권고하는 것이 안전한 약물 요법의 핵심입니다. 복약지도 프로토콜 환자에게 직접 전달되는 내용은 아니지만, 약사는 다음의 조제 원칙을 숙지해야 합니다. 점검 항목 세부 원칙 전해질 혼합 순서 인산염(PO₄³⁻)과 칼슘(Ca²⁺)을 직접 혼합 금지, 충분히 희석한 후 천천히 혼합 농도 확인 칼슘-인산염의 용해도 곱(Solubility Product)을 초과하지 않도록 각 이온의 최종 농도 계산 안정성 관찰 혼합 후 투명도(Turbidity) 변화, 입자(Particulate Matter) 발생 여부를 육안 및 필요시 기기로 확인 선배 약사의 한마디 "물리약학이 국시 공부할 땐 딱딱하고 어렵게 느껴질 수 있지만, 임상 현장에서는 환자의 안전과 직결되는 살아있는 지식이에요. 이온 세기 하나 때문에 주사제에서 입자가 생기면 환자의 혈관을 막을 수도 있다는 사실! 오늘 배운 활동도와 이온 세기 개념이 바로 그 위험을 예측하고 막는 핵심 도구라는 점을 꼭 기억하세요. 약사는 단순히 섞는 사람이 아니라, 눈에 보이지 않는 분자들의 거동을 읽고 통제하는 과학자입니다!" 핵심 개념 활동도 (Activity, a) — 실제 용액에서 화학종의 '유효 농도'를 의미하는 열역학적 개념으로, 활동도 계수(γ)와 농도(c)의 곱(a = γ × c)으로 표현되며 표준 농도에 대한 비율로 나타내므로 무차원 값입니다. 활동도 계수 (Activity Coefficient, γ) — 용액 내 이온 간 상호작용으로 인해 농도가 유효 농도와 달라지는 정도를 나타내는 보정 계수입니다. 이상 용액에서는 1이며, 이온 세기가 증가하면 일반적으로 1보다 작아집니다. 이온 세기 (Ionic Strength, I) — 용액 내 이온들의 총 농도와 각 이온의 전하를 고려한 양으로, 용액의 비이상성을 결정하는 핵심 요소입니다. I = 1/2 Σ(cᵢ zᵢ²)로 계산하며, 활동도 계수에 직접적인 영향을 줍니다. 데바이-휘켈 이론 (Debye-Hückel Theory) — 희석된 전해질 용액에서 이온의 활동도 계수를 이온 세기와 이온 전하의 함수로 계산할 수 있게 해주는 이론입니다. 정전기적 상호작용을 기반으로 활동도 계수를 정량화합니다. 열역학적 평형상수 (Thermodynamic Equilibrium Constant, K) — 활동도를 기반으로 정의된 평형상수로, 주어진 온도에서 반응물과 생성물의 표준 화학 퍼텐셜에 의해 결정되는 고유한 값입니다. 압력이나 이온 세기 같은 외부 조건에 영향을 받지 않고 오직 온도에만 의존합니다. 바이오의약품학 280 문제 · 로그인 없이 바로 볼 수 있어요 마이메르시로 국가고시 완벽 대비 기출문제와 상세 해설을 무료로. 내 약점을 분석하고 진도를 관리하며 더 똑똑하게 공부하세요. 무료로 시작하기 App Store Google Play 학습 참고용입니다. 실제 임상은 최신 지침과 소속 기관 프로토콜을 따르세요.