平衡定数の意味

高校数学からの質問です。
今化学IIの化学平衡の単元を学習しています。そこでは濃度平衡定数、圧平衡定数、電離定数、溶解度積、など、いろいろな平衡定数が出てくるのですが、これらを計算して求めることにはどのような意味があるのでしょうか？定数の単位も問題によってバラバラで、曖昧にしか把握できていません。
宜しくお願いします。

No.3 ベストアンサー 回答者： c80s3xxx 回答日時： 2009/03/07 22:56

モル分率で考えてもいいのですが，そもそもの問題は高校化学で出てくる各種の平衡定数は，本当の意味での平衡定数 (熱力学平衡定数) ではなく，すべてそれらの「近似値」であるということは重要です．

単位がばらばらとかいうのもそのせいです．
しかも，濃度や圧力というのが，平衡熱力学では (近似的には) 等価な意味をもつということを，高校化学ではきちんと扱いません．中途半端な近似式である van't Hoff の浸透圧の式と気体の状態方程式との形式的類似性なんかは覚えさせるくせに．
なので，質問者の疑問にちゃんと答えることは，高校化学の範囲ではできません．どうしても平衡論に対する熱力学的なきちんとした取り扱いが必要になるからです．
当面は，圧力も濃度も，平衡論においては同じ意味を持つのだということ，単位が違うのは，この場合に関しては cm と inch の違いのようなものだと割り切ることでしょうか．実際，平衡における気体の分圧というのは，濃度 (たとえば mol/L) に置き換えても完全に同じ議論ができるのです．

この回答へのお礼

回答ありがとうござます。
>圧力も濃度も，平衡論においては同じ意味を持つ
大変参考になりました。

お礼日時：2009/03/08 15:59

No.2 回答者： doc_sunday 回答日時： 2009/03/07 20:47

単位は「モル分率」を使用するとスカラーになります。

私も中学以来ごく先日まで単位のことで五十年悩まされてきましたが、モル分率を使いなさいというご指摘がこの掲示板にあってから納得がいきました。
モル分率をご存じでしたら釈迦に説法ですが、化学種の混合物における物質量(モル数)の総和を分母とする各化学種の物質量(モル数)です。
ｎ_i/Σ(i=1→k)n_i
全化学種のモル分率の和は当然1になります。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
もう少し勉強します。

お礼日時：2009/03/08 16:00

No.1 回答者： owata-www 回答日時： 2009/03/07 16:03

aＡ＋bＢ⇔cＣ＋dＤ

という平衡反応があったとして
平衡定数は
Ｋ＝[Ｃ]^c[Ｄ]^d／[Ａ]^a[Ｂ]^b
というのが基本です、これは常に一定として考えます
よって、平衡に達した時の各物質の濃度を求めるのに役立ちます

例えばＡの濃度を上げたとするとＫが一定より[Ｃ]^c[Ｄ]^dが増加する…つまり上の反応の平衡が右に偏るというのもお分かりになるかと思います

他には酸解離定数は
pＫa＝-log｛[Ｈ^+][Ａ^-]／[ＨＡ]｝
と表されますが、
pＫaが小さい→[Ｈ^+][Ａ^-]／[ＨＡ]が大きい→[Ｈ^+]が大きい→酸性が強い
ということも分かります

溶解度積は、難溶性の塩の水溶液中で
ＰmＱn⇔mＰ^+　＋　nＱ^-
という平衡反応を考えた時
Ｋc＝[Ｐ]^m[Ｑ]^n／[ＰmＱn]
→Ｋsp＝[Ｐ]^m[Ｑ]^n 　難溶性なので[ＰmＱn]は一定と考える
が成り立つということですから
逆に考えると、Ｋspを超えるイオン積は存在しない→イオン積がＫspになったときから沈殿がはじまる

ということです

こんな説明でお分かりになりましたでしょうか？

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
わかりやすいレヴューをありがとうございました。

お礼日時：2009/03/08 16:02