Boundless Chemistry

平衡定数

熱力学的な平衡定数は次のように定義されます。 \text{K}_{\text{eq}}=\frac{^{\text{m}}^{\text{n}}}{^{\text{a}}^{\text{b}}}.

動的平衡における順反応と逆反応の関係は、平衡式（Keq式）と呼ばれる数学的な表現で表すことができます。

この式は多くの場合、様々な反応物と生成物の濃度で書かれ、次のように与えられます。

text{K}_{\text{eq}}=\frac{text{m}}^{\text{n}}}{^{text{a}}^{\text{b}}}

括弧内のSpeciesは、常に分子である生成物と、常に分母である反応物の濃度を表します。 それぞれの濃度は、各化学種の化学量論的係数に等しい累乗に高められています。

Derivation of the Equilibrium Expression from the Law of Mass Action

次のような一般的な可逆反応を考えてみましょう：

text{aA}+\text{bB}+\text{nD}

この反応が初歩的なステップであると仮定すると、正転反応と逆転反応の両方の速度則を書くことができます。

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この反応が初歩的なステップであると仮定すると、次のように正逆両反応の速度則を書くことができます。

この式をアレンジして、速度定数と濃度項を分離すると次のようになります。

この式の左辺は2つの定数の商であり、単にもう1つの定数であることに注意してください。

この定数を簡略化してKeqと表記します。

Keq式に含めるべき種は、気体として存在するか水溶液中にある反応物と生成物だけであることに注意してください。 固相や液相の反応物や生成物は、たとえ反応に関与していたとしても、これらの種の活性が1であるため、Keq式には含まれません。

「活性」とは、物理化学において、物質の理想的な濃度を表すために用いられる用語です。

「活性」とは物理化学の用語で、物質の理想的な濃度を表すものです。固体や液体の活性は1なので、本質的に濃度が1であり、Keq式に影響を与えません。 そのため、これらは省略されています。

Keqの値から反応の方向を予測する

Keqの式を見るとき、それが本質的に平衡状態の反応物の濃度に対する生成物の濃度の比であることに気づくべきです。 Keqの値がわかれば、順方向および逆方向の反応の熱力学について、いくつかの結論を導くことができる。

• Keq の値が << 1 の場合、逆反応が順反応よりも非常に有利であり、平衡状態では反応物の濃度が生成物の濃度よりもはるかに高いことを示しています。
• Keq値\approx 1は、順方向と逆方向の反応がほぼ同等に有利であることを示し、反応物と生成物の濃度の比が1に近いことを示します。
• Keqが>>1の場合は、順方向の反応が逆方向の反応よりも非常に有利であることを示し、平衡状態では生成物の濃度が反応物の濃度よりもはるかに大きいことを示しています。

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