Kp と Kc は、可逆プロセス下の理想的なガス混合物の平衡定数であり、次のように定義されます。Kp は大気圧に関して書かれた平衡定数であり、Kc はモル濃度で表される濃度に関して書かれた平衡定数です。 Kp と Kc の関係は、最初に Kp と Kc が何であるかを理解することによって推測できます。
次の一般均衡の方程式を考えてみましょう:
A + B ⇌ C + D
大衆行動の法則によれば、
A が反応するペースは文字 A で表されます。
B が反応するペースは、文字 B で表されます。
∴ A と B が反応する割合 ∝AB
その結果、正反応の速度は kf[A][B] に等しくなります。
順反作用に関して、kf は速度定数を示します。
さて、CとDが一緒に反応する速度∝CD
その結果、逆反応速度は kb[C][D] に等しくなります。
逆反応の場合、kb は速度定数 (速度定数) です。
システムが平衡状態にある場合、正反応の速度は逆反応の速度と等しくなります。
kf[A][B] =kb[C][D]
[C][D]/[A][B]=kf/kb
一定温度では、kf と kb の両方が一定です。その結果、kf/kb=K は一定温度でも一定温度でも一定です。
この場合、K は平衡定数と呼ばれます。
平衡定数 Kc
次の一般的な可逆反応の例を考えてみましょう:
aA + bB ⇌ uU + vV
この状況での質量作用の法則の適用:[U]u[V]v/[A]a[B]b=K または Kc
濃度を表すときは、k を kc と書きます。
化学平衡の法則は、この数式を表現した数式です。
平衡定数の定義
一定温度での定常状態の平衡定数は、生成物のモル濃度の積であり、それぞれがその化学量論係数に等しい累乗であり、反応物のモル濃度の積であり、それぞれが等しいべき乗になっています。
このようなプロセスの平衡定数 kp を計算する方法を知っていますか?
気相プロセスの平衡定数式を取得する方法を見てみましょう。
反応の平衡定数 kp
反応物と生成物が両方とも気体の形態である場合、平衡定数は、状況に応じて、1 リットルあたりのモル濃度または反応物と生成物の分圧で表すことができます。
派生:
次の簡単な演繹は、Kp と Kc の間の関係を明らかにします:Kp と Kc の間の関係を得るために、以下に説明する可逆プロセスを考えてみましょう:
「a」モルの反応物 A が「b」モルの反応物 B と反応し、「c」モルの生成物 C と「d」モルの生成物 D が形成されると、反応は完了したと言われます。
aA + bB ⇌ cC + dD
A と B が反応物である場合、C と D の化学量論係数を使用して反応速度を計算します。
kc とは正確には何ですか?
Kc は可逆反応の平衡定数であり、次の式を使用して計算できます
Kc=[C]c.[D]d/[A]a.[B]b
C は式中の生成物「C」のモル濃度です
D – サンプル中の製品「D」のモル濃度。
A は、溶液中の反応物「A」のモル濃度です。
B – 溶液中の反応物「B」のモル濃度
KpとKcの関係
Kp と Kc の間の関係を作成するために、理想的な気体の方程式 PV =nRT を考えてみましょう。
ここで、P は理想気体の圧力を表します。
V は理想気体の体積を表します。
n はモル数、R は普遍気体定数です。
T – 温度 前の式を P に代入すると、結果は次のようになります
P =nRT/V
単位体積あたりのモル数と材料のモル濃度との関係に関する知識があるため、圧力方程式を次のように表すことができます:P =モル濃度 RT.
次の一般的な可逆反応式の例を考えてみましょう:
aA + bB ⇌ cC + dD
上記の値を式に代入して単純化します:
kp=CcDd.RTc+d/AaBbRTa+b
kp=kc*RT(c+d)-(a+b)
eq Where の結果として、
c + d – 製品のモル数 =np
a + b – 反応物のモル数 =nr
したがって、
(c + d) – (a + b) =np – nr =Δng
その結果、Kp と Kc の間には関係があります。
Kp =Kc (RT)Δng
どこで、
Δng=生成物と反応物の気体のモル数の変化。
結論
一定の圧力で提供される熱量が 2 つの方法で使用されることは既に上で示されています。そして仕事をする。一方、一定の体積で与えられた熱量は、内部エネルギーを高めるためだけに使用されます。このため、温度を 1 倍にするには、一定の圧力でより多くの熱が必要になります。
気体の内部エネルギーは、それが存在する気体の温度に正確に比例します。技術的には、ガス分子が 3 つの軸 (x、y、z) に沿って空間内を移動できる独立した方法の数であり、これはガスの自由度 [DOF] と呼ばれます。分子内の原子の数が増えると、直線的な並進運動に加えて、振動モードや回転モードなどの追加モードで原子が移動する自由度も増加します。誤解を避けるために、単原子ガスの DOF は 3、二原子ガスの DOF は 5、三原子ガスの DOF は 6 です。
自由度ごとに、原子あたり 1/2kT が原子の全内部エネルギーに追加されます。
N 原子を含む単原子理想気体の全内部エネルギー U は、N 原子を含む理想気体の場合、U=3/2NkT として与えられます。二原子気体の場合、U=5/2NkT、ここで k はボルツマン定数です。
Y [ガンマ] =1 + 2/[DOF]
被写界深度 (DOF) が大きいほど、Cp/Cv =ガンマ比は小さくなります。
単原子、二原子、および三原子原子の Cp/Cv 比は、3 種類の原子について、それぞれ 1.67、1.4、および 1.33 です。
