平衡定数計算機
平衡時の活量項から Kc または Kp を計算し、選んだ温度で濃度基準と圧力基準の定数を相互換算します。
平衡定数の計算
活量比からの直接計算、または理想気体の関係式による Kc と Kp の換算を選びます。
平衡定数について
平衡定数は、可逆反応の正反応と逆反応の速度が等しくなった後の組成を表します。反応物と生成物の濃度が等しいという意味ではありません。各物質の無次元の活量を化学量論係数で累乗し、その比を取ります。定数が大きいと平衡では生成物が優勢で、小さいと反応物が優勢です。一に近い値なら、両側に無視できない量が存在すると考えられます。
Kc は慣例的に平衡モル濃度で表し、Kp は気体の平衡分圧で表します。係数をそろえた反応式について、各生成物の活量を係数で累乗して掛け合わせ、対応する反応物の式で割ります。純固体と純液体の活量は一なので省略します。この計算機は、あらかじめまとめた生成物項と反応物項を受け取るため、物質の数を制限せず、任意の化学量論の反応に使えます。
理想気体では Kp = Kc × (RT) の delta n 乗という関係があります。R は気体定数、T はケルビンで表す絶対温度、delta n は気体生成物の化学量論係数の合計から気体反応物の合計を引いた値です。delta n がゼロなら Kp と Kc の数値は等しくなります。正の delta n では RT の因子により圧力基準の値が大きくなり、負の値では効果が逆になります。
初濃度ではなく、必ず平衡時の測定値を使ってください。すべての係数を同じ倍率で変えると平衡定数の数値も変わるため、反応式から活量の式を慎重に作成します。温度も重要で、特定反応の平衡定数が一定なのは特定温度においてだけです。触媒は平衡到達までの速さを変えますが、K は変えません。濃厚な実溶液や高圧気体では、濃度や分圧をそのまま使う代わりに、活量やフガシティーが必要な場合があります。
この計算機は、授業の平衡問題、実験値の確認、Kp から Kc への換算、反応がどちらに偏るかの簡単な解釈に適しています。通常の標準状態の慣例に基づく無次元の定数を表示します。途中の計算では十分な有効数字を保持し、最後に平衡測定データの精度に合わせて丸めてください。
平衡定数の計算例
活量比からの直接計算と理想気体の換算の例です。
| 入力 | 結果 | 解説 |
|---|---|---|
| 生成物項 0.36、反応物項 0.12 | Kc = 3 | 入力した反応物項に対して生成物側が有利です。 |
| Kp 2.5、300 K、delta n = 1 | Kc = 0.10155542 | 気体が一モル増えるため、Kp を RT で割ります。 |
| Kc 0.5、298.15 K、delta n = 0 | Kp = 0.5 | 気体のモル数が変化しないとき、定数の数値は等しくなります。 |
平衡定数計算機の使い方
- 活量項から Kc または Kp を求めるか、二つの定数を換算するかを選びます。
- 直接計算では、係数をそろえた反応式から得た生成物と反応物の活量項を、それぞれまとめて入力します。
- 換算では、既知の定数、ケルビンで表す絶対温度、気体の化学量論的変化 delta n を入力します。
- 「平衡定数を計算」を選び、表示された無次元の値を解釈します。
平衡定数のよくある質問
平衡定数が大きいとはどういう意味ですか?
K が大きいと、指定の標準条件では平衡混合物が生成物側に偏ります。平衡に達する速さを表すものではありません。
Kc に固体は含めますか?
純固体と純液体は活量を一とみなすため省略します。溶存物質と気体は活量が変化するため、式に残ります。
Kp と Kc が等しくなるのはいつですか?
気体についての delta n がゼロのとき、数値が等しくなります。標準状態の慣例にも関係するため、単位を一貫して扱う必要があります。
触媒は平衡定数を変えますか?
いいえ。触媒は正反応と逆反応の両方を速め、より早く平衡に達するようにしますが、平衡組成や K は変えません。
なぜ温度はケルビンで入力するのですか?
理想気体の因子 RT には絶対熱力学温度が必要です。摂氏温度を使うと、物理的に誤った換算になります。