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化学平衡&平衡定数&平衡移動の原理を学ぶ!

投稿日:10月 14, 2020 更新日:

今回は化学平衡について解説するにゃ。平衡とは反応前と反応後の物質濃度がある比率になったところで止まることをいうにゃ。

・化学平衡とは?

化学反応には一方向のみだけすすむとは限らないことがあります。つまり化学反応式で考えると右向きにすすんだり、あるいは左向きに進むことがあります。下の化学反応式をみてましょう。

H2 +I2 ⇄ 2HI

H2とI2を加熱するとHIが発生し、逆にHIを加熱するとH2とI2に分解する反応がある。右向きに進むことがあれば左向きに進むことがある反応を可逆反応といいます。右向きに進む反応=正反応、左向きにすすむ反応=逆反応ともいいます

次に平衡状態とはどういうものなのかを詳しくみていきたいと思います。

H2 +I2 ⇄ 2HIの反応式が表すのは、はじめはH2 とI2からHIが生成する反応がすすみます。しばらくすると今度はHIがH2 とI2に分解する反応が進み、最終的に両方の反応速度が等しくなります。次にこの化学反応式のモル濃度の変化と反応速度の変化に着目していきます。

まず反応時間とモル濃度の関係を見ると反応時間t以降はモル濃度は一定であり、正反応と逆反応の速度が等しくなっている。よってH2 とI2 とHIの量は変わっていなく見かけじょう反応が起こっていないようでありこのような状態を平衡状態という。

・平衡定数とは?

・平衡移動の原理とは?

ある化学反応が平衡状態にあるときその濃度や温度を変化させると平衡のバランスが崩れるが、しばらく放置すると正反応や逆反応の速度が増減し、新しいバランスを保ち続けるようになる。これを平衡の移動という。化学者ルシャトリエは

「ある化学反応が平衡状態にあるとき、平衡を保っている条件を変化させるとその条件変化の影響を緩和する方向に平衡の移動がおこる」。という平衡移動の原理(ルシャトリエの原理)をとなえた。具体的にどういうことかというと例で説明します。

(例)X(気)=2B(気)+Q(Q>0)

(濃度)Xの濃度を上げる→Xの濃度を減少させる方向に移動→右反応

    Xの濃度を下げる→Xの濃度を増加させる方向に移動→左反応

(圧力)圧力の増加→気体分子数を減少させる方向に移動→左反応

    圧力の減少→気体分子数を増加させる方向に移動→右反応

(温度)温度を上げる→吸熱方向に移動→右方向

    温度を下げる→発熱方向に移動→左方向

・まとめ

  • 化学平衡 化学反応は園は濃が最後まで進行して全て生成物質だけとなるまで行われるものではなく、これらの物質の量の間にある一定の関係が満たされるところで見かけじょう上反応は停止すること。
  • 可逆反応 H2 +I2 ⇄ 2HIのようにどちらの向きにもおこりうる反応。
  • 平衡定数(K) aA+bB=cCの可逆反応において物質A~Cのモル濃度をそれぞれ[A]~[C]で表し[C]c÷[A]a[B]b=Kを考えると一定温度では、はじめの物質の濃度に関係なくKの値は一定になる。このKを平衡定数という。
  • 平衡移動の原理(ルシャトリエの原理) 化学平衡において濃度、圧力、温度などを変化させたとき、その条件変化の影響をやわらげる方向に平衡移動する。この性質を表す原理の名称。

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