平衡定数の特徴

平衡定数 K は、平衡状態での反応の反応物と生成物との関係を定義します。前進反応と後退反応の速度が等しいとき、反応は平衡に達します。すべての反応物とすべての生成物の濃度は、平衡状態では一定です。反応商 Q と呼ばれる同様の定数は、反応物が平衡状態にない場合に使用されます。 Kc に等しいです。

平衡定数とは?

平衡定数は、化学量論係数で上げられた平衡での生成物の濃度と、化学量論係数で上げられた平衡での反応物の濃度との比である。

たとえば、可逆反応:

aA + bB =cC + dD

その場合、平衡定数 K は次のようになります:

ここで、

[A] =Aの平衡濃度

[B] =Bの平衡濃度

[C] =Cの平衡濃度

[D] =D

気体が関与する反応の場合、平衡定数は気体の分圧で表されます。

ここで、Kp は分圧で平衡定数を定義します。

• kc / kp の値が大きいほど、製品の構成が高く、コンバージョン率が高いことを示します。
• kc / kp 値が低いほど、製品形成とコンバージョン率が低くなります。
• 中間の kc / kp 値は、最適な製品形成を示します。

平衡定数の特徴

平衡定数の計算に役立つため、平衡定数の特性を理解することは重要です。

• 平衡定数には、特定の温度での各反応の明確な値があります。
• 平衡定数の値は、反応物の初期濃度とは無関係です。
• 触媒の存在は平衡定数に影響しません。これは、触媒が正反応と逆反応の速度に同等の影響を与えるためです。
• 同じ反応でも、温度が変化すると平衡定数の値が変化します。
• 逆均衡の均衡定数は、初期均衡の逆数です。

• 反応の化学量論が変化すると、平衡定数の力が同じ量だけ変化します。

たとえば、反応 A + B =C + D の場合

平衡定数は K

次に、反応 3A + 3B =3C + 3D

平衡定数は K3 です

• 最終生成物につながる段階的な複数の平衡の場合、正味の平衡定数は、各段階的な平衡定数の積に等しくなります。したがって、正味の平衡定数 K =K1 K2 K3
• 平衡反応は同時に起こり、同じ生成物を生成します。反応の平衡定数は一定のままです。一般的な製品の濃度が高いため、製品の濃度が低下します。

平衡定数に影響する要因

• 除去された反応物または生成物の濃度は、除去された物質を補充する方向の反応によって放出されます。反応物または生成物の濃度が変化すると、化学平衡における混合物の組成が変化します。
• 体積の変化は圧力の変化を引き起こします。圧力が変化すると、気体反応物と生成物の総数が変化し、気体反応が変化します。
• 反応速度は温度変化の影響も受けます。発熱反応の平衡定数は、温度が上昇するにつれて減少します。

平衡濃度の計算

• 最初のステップは、平衡定数式の値を代入することです。
• 次に、反応物と生成物のモル濃度または分圧を決定します。
• チャートを使用して、すべての平衡定数濃度または分圧を決定します。
• 平衡式に代入し、K を解きます。

例:

0.100 M NO、0.050 M H2、0.100 M H2O の混合物が平衡に達しました (最初、反応には N2 がありませんでした)。平衡状態では、NO の濃度は 0.062 M であることがわかりました。反応の平衡定数 K の値を見つけます:

2 NO + 2 H2 =N2 + 2 H2O

解決策:

反応の平衡式は

• Kc が使用されているため、量がモル/リットル (モル濃度) で表されているかどうかを確認してください。

• 初期濃度、濃度の変化、および平衡濃度を示す、反応中の種ごとに ICE チャートを作成します。グラフは、各種の濃度の変化と平衡濃度を示しています。例に基づいて、次の情報から始めます。

NO 濃度の差は (0.062 M – 0.100M) =– 0.038 M でした。その結果、-2x =-0.038、x =0.019 でした。負の符号は、負の濃度ではなく、濃度の低下を示していることに注意してください。

平衡濃度を平衡式に代入して Kc を解きます。

=650 または 6.5 X 102

結論

平衡定数 K は、平衡における生成物と反応物の関係を定義します。値が与えられれば、平衡濃度の計算は簡単です。化学平衡の法則は、特定の状態、つまり平衡に達した後、反応物または生成物の濃度に変化がないことを示しています。どちらの方向（前方または後方）からも化学平衡を達成することが可能です。これは動的であり、生成物と反応物の濃度が変化することなく速度が等しいことを意味します。この平衡定数は、温度、圧力、および濃度の変化によって変化します。触媒は、平衡状態に達する時間を増減させることしかできません。その濃度が変わります。また、濃度を下げると反応物はバランスを崩して逆行します。一方、製品濃度が増加すると、平衡は後退位置に向かってシフトし、減少すると、前進経路に向かって移動します.