平衡状態のときギブズエネルギー変化が0になるのはなぜでしょうか。おしえてください。

平衡状態のときギブズエネルギー変化が0になるのはなぜでしょうか。おしえてください。

No.3 ベストアンサー 回答者： psa29 回答日時： 2020/07/11 21:23

A⇄Bという平衡反応があるとして、ギブズエネルギー変化が0ということは

A状態とB状態でのエネルギーが等しいと言うことですよね。
可逆反応なので、AからBへの反応もBからAへの反応も生じると言う事です。
もし、B状態のエネルギーが高ければ、BからAへ反応すると言う事です。
今、A状態のエネルギーレベルをa　、B状態のエネルギーレベルをbとします。
そして、a>bとしましょう。
A状態に分子1個を入れてみましょう。
A状態のエネルギーレベルはa、B状態には分子がありませんからエネルギーレベルは0です。
A状態とB状態でのエネルギー差はaですね。
この1個の分子は反応してB状態に行くと、A状態のエネルギーは０、B状態でのエネルギーは
Bとなります。a>bとなので、この方がエネルギー差は小さくなります。
では、A状態に1個の分子ではなく、6×10^23個の分子を入れてみましょう。
時間0において、A状態のエネルギーはa×6×10^23で、B状態は0です。
時間の経過とともにA状態の分子が反応してB状態に移動します。
するとA状態のエネルギーは減少して、B状態のエネルギーレベルは上昇していきます。
A状態のエネルギーレベルとB状態のエネルギーレベルが等しくなるまで
AからBへの移送が続きます。
この反応は、可逆反応なので、その間もBからAへの反応は生じています。
しかしながら、A状態のエネルギーレベルの方がB状態のエネルギーレベルよりも
高い状態ではAからBへの反応の方が優勢で、AからBへの反応が観察されます。
AとBのエネルギーレベルが等しく、差が０となれば両方向の反応速度が等しくなり、
見かけ状反応が止まった様になります。
それが平衡状態です。
両者のエネルギーレベルが等しいと言うことは、a>bとしましたので
A状態の分子数はB状態の分子数よりも少なくなります。

蛇足ですが、化学反応式のモル数だけ各状態に分子が存在した場合、
今回の場合、A状態に1mol、B状態に1molの分子が入っていれば
両状態のエネルギーは等しくとはならず、エネルギー差は０ではなく
有限の値となります。
この値がΔG０ であり、平衡状態で0になるのはΔGの方です。

　エネルギーレベルの高い方から低い方に反応が進み、両者のエネルギーレベルが等しくなれば
その段階で、見かけ状反応は止まる。なぜならばエネルギーレベルの低い方から
高い方への反応は進まないから。
両状態でのエネルギーレベルがが等しいと言うことがギブズエネルギー変化が0のところだと言うことです。

この回答へのお礼

具体例が多くてわかりやすかったです。
他の回答者様もありがとうございます！

お礼日時：2020/07/12 13:22

No.2 回答者： スンリー 回答日時： 2020/07/09 13:39

平衡状態は物質の状態変化の自発的な不可逆過程がこれ以上起こらない状態である。

したがって状態は時間が経過しても変化しない。

No.1 回答者： むらさめ 回答日時： 2020/07/09 13:17

ギブズ自由エネルギーGは、ある系から等温等圧下で容積の変化を伴わず取り出し可能なエネルギー　のこと。

ギブス自由エネルギーGが、変化しないこと(ギブス自由エネルギーΔG=0)は、その系がギブス自由エネルギーの極小値を取っていることになる。
即ち、その系が安定した平衡状態にあることを示している。