コア コンセプト
化学平衡に関するこの記事では、平衡定数について学びます。 、平衡係数とも呼ばれます .この記事では、平衡定数とは何か、それが重要な理由、および計算方法について説明します。 平衡方程式を紹介します 、そして反応指数について簡単に学びます .また、平衡を定義し、動的平衡と化学平衡の違いについても説明します。
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復習:動的均衡とは
それでは均衡を定義しましょう。動的平衡、または化学平衡は、正反応と逆反応が等しい速度である場合の化学反応の状態を指し、生成物と反応物の濃度が両方とも一定のままであることを意味します。反応物から生成物が形成される速度は、生成物が分解されて反応物に戻る速度と同じです。
これは、反応物と生成物の濃度が必ずしも同じでなければならないという意味ではなく、形成速度が等しいということを意味するので、濃度に全体的な変化はないことに注意してください.
関連する概念はホメオスタシスと呼ばれます 、生体が自己調節プロセスを通じてpH、代謝、温度などを狭い範囲に維持するとき。この状態は、実際の平衡状態にある場合とそうでない場合があります。
動的平衡 vs 化学平衡
動的平衡と化学平衡は、ほとんどの状況で同等です。化学平衡とは、反応物と生成物が平衡状態にある化学反応を指します。たとえば、容器間でガスが拡散するなど、化学変化のない物理的プロセスを考えてみましょう。それが平衡に達した場合、それは動的平衡の形式になりますが、化学平衡の形式ではありません.
平衡定数とは?それは何を表していますか？
平衡定数 K は、平衡状態にあるときの反応の程度を表します。各反応物と生成物の濃度と係数を使用して比率を形成します。 K 値から、反応が反応物または生成物をより好むかどうか、したがって平衡の位置がどこにあるかを理解できます。
K> 1 の場合 、平衡位置は右側にあります。これは、生成物の形成が反応で有利であることを意味します.
IfK <1 、平衡位置は左にあり、反応物の形成が促進されることを意味します.
同様に、K =1 の場合 、これは、平衡の位置が直接中央にあることを示しているため、生成物も反応物も優先されません.
K の値と、それが反応について示していることは、温度によって変化することに注意してください。これは、温度によって物質の溶解度が増減するためです。このため、濃度、したがって反応の平衡も温度によって変化する可能性があります。
均衡方程式
平衡定数の計算方法
平衡方程式の場合 aA + bB ⇌ cC + dD 、平衡定数は、式 K =[C][D] / [A][B] を使用して見つけることができます 、ここで、K は定数です。すべての生成物の濃度は分子にあり、すべての反応物の濃度は分母にあります。次に、各コンポーネントを特定の係数で累乗します。平衡定数は、正反応の速度定数を逆反応の速度定数で割った値に等しい。
この関係 (平衡定数) は として知られています。 質量作用の法則。この法則は、第一に、化学反応の速度はその反応物の濃度に正比例すると述べています。また、第二に、現在の私たちにとってより重要なこととして、反応物と生成物の濃度の比率は、平衡状態の反応では一定であると述べています。この定数は、平衡定数 K として知られています。
また、関係 K =[C][D] / [A][B] が K =kforward と直接等価であることも注目に値します。 / kリバース 、ここで kforward は正反応の速度定数、kreverse は逆反応の速度定数です:
評価転送 =k進む x [A][B] &レートreverse =kreverse × [C][D]
したがって、kforward / kリバース =[C][D] / [A][B] =K.
この式は、K が反応の程度を示す理由も説明しています。 K> 1 の場合、生成物の濃度で表される分子は大きくなります。 K <1 の場合、反応物の濃度で表される分母は大きくなります。
K を計算するときは注意してください!
平衡係数を計算するには、まず平衡化学平衡式を書きます。質量作用の法則を考えると、各物質の係数が重要であるため、方程式のバランスが適切に保たれていることが重要です。
さらに、すべてのソリューションの濃度の表現が一貫していることを確認してください。 K は製品と反応物の濃度を使用して検出されるため、これは非常に重要です。ほとんどの場合、溶液は M で表されますが、すべての溶液が同じ体積にある場合はモルで表されることもあります。固体、液体、および溶媒には値 1 が割り当てられるため、それらの濃度は K の値に影響しません。このように、水溶液と気体のみ 平衡定数式にカウントします。
他の既知の K 値から平衡定数を見つける方法
他の既知の反応の K 値を使用して、反応の平衡定数を見つけることも可能です。これらの場合に従うべきルールがいくつかあります:
<オール>関連:反応指数とは?
反応商 Q は、平衡定数と非常によく似た概念ですが、大きな違いが 1 つあります。反応指数は、任意の瞬間の反応の程度の尺度です 、平衡状態だけではありません。これは、その時点での反応物と生成物の相対量 (濃度) が考慮されることを意味します。この流れで、Q =[C][D] / [A][B] 、反応物と生成物の濃度は、特定の時間における実際の濃度を表しています。
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