化学平衡

化学平衡は、可逆反応で正反応と逆反応の速度が等しくなり、巨視的な組成が時間的に一定となった状態である。

動的平衡

平衡状態でも分子レベルでは正反応と逆反応が続いている。見かけ上変化しないのは両方向の速度が等しいためである。

平衡定数

一定温度では、平衡時の各化学種の活量から定まる比が一定となり、平衡定数Kで表される。

ルシャトリエの原理

平衡系の濃度、圧力、温度などを変化させると、その変化を緩和する方向へ平衡が移動する傾向がある。

反応商と平衡定数

aA+bB⇌cC+dDについて、反応商Qを活量の積の比で定め、平衡での値をKとする。Q<Kなら正反応、Q>Kなら逆反応が熱力学的に進む方向となる。Kが大きいことは生成物側が有利という意味で、反応が速いことを保証しない。純固体や純液体の活量は通常の標準状態の扱いで1とする。

例：単純な異性化の平衡

A⇌Bで初め[A]=1.0 mol/L、[B]=0、希薄溶液でK=[B]/[A]=4とする。Bがx生成すればx/(1−x)=4なのでx=0.80。平衡では[A]=0.20、[B]=0.80 mol/Lとなる。「速度が等しい」のであって、濃度が等しい必要はない。

条件変更を正確に読む

温度が変わるとK自体が変化する。一方、一定温度で濃度を変える操作はQを変える。気相反応への圧力効果は気体モル数の差と操作条件に依存し、理想気体で定容のまま不活性ガスを加えても反応成分の分圧は変わらない。ルシャトリエの原理の標語だけで結論せず、反応商を確認する。

関連項目