平衡定数

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平衡定数(へいこうていすう、: equilibrium constant[1])は、化学反応平衡状態を、物質の存在比で表したもの[2]。通例 K で表され、

a\mathrm{A} + b\mathrm{B} + c\mathrm{C} + d\mathrm{D} + \cdots ~ \rightleftharpoons ~ \alpha \mathrm{AB} + \beta \mathrm{CD} + \gamma \mathrm{EF}+ \cdots

という反応では、

K = \frac {[\mathrm{AB}]^\alpha[\mathrm{CD}]^\beta[\mathrm{EF}]^\gamma\cdots}{[\mathrm{A}]^a[\mathrm{B}]^b[\mathrm{C}]^c[\mathrm{D}]^d\cdots}

である。この定義式は、平衡状態における化学ポテンシャルのつりあいから導かれる[3]

物質の存在比は、分圧フガシティー濃度モル分率などで表される。最も広く用いられているのは、分圧を用いた平衡定数で、圧平衡定数 K P と表される[注 1]K P は、ギブス自由エネルギーとの間で次の式を満たす。

\Delta G = -RT\ln K_\mathrm{P}\,.

ここで、G はギブス自由エネルギー、R気体定数を示す。

平衡定数は物質の存在比を表す量なので、その単位無次元である。例えば理想気体の化学反応の場合、a\mathrm{A} + b\mathrm{B} \rightharpoonup c\mathrm{C} + d\mathrm{D} という反応を考えると、その圧平衡定数は、

K_\mathrm{P} = \left(\frac{P_\mathrm{C}}{P_0}\right)^c \left(\frac{P_\mathrm{D}}{P_0}\right)^d \left(\frac{P_\mathrm{A}}{P_0}\right)^{-a} \left(\frac{P_\mathrm{B}}{P_0}\right)^{-b}

となり、無次元量になっている。

脚注[編集]

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注釈[編集]

  1. ^ 圧平衡定数は主に気体反応で用いられ、溶液反応ではモル分率が用いられる[4]

出典[編集]

  1. ^ 文部省 (1990) 学術用語集 物理学編。
  2. ^ IUPAC.
  3. ^ (2007) p.142。
  4. ^ (2007).

参考文献[編集]

関連項目[編集]