溶液中での分子の固体表面への吸着を考える場合、分子の固体表面への平均吸着時間を算出する方法があれば教えてください。また、吸着平衡定数の単位で時間が入ったものがあれば教えてください。お願いします。

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A 回答 (2件)

固体表面の吸着を単分子膜の生成(化学吸着と限る)と近似すると.活性炭への分子の吸着は.活性炭粒子内の表面からさいほう(と呼んで良いのか不明)への分子の移動速度が吸着速度をりっそくする


と記憶しています。

吸着するような固体の場合に吸着部位の反応は比較的高速です。ただ気体とは異なり液体の場合に分子の振動が遅く拡散に時間がかかると記憶しています。
拡散方程式をかけませんので.本で見つけてください。
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この回答へのお礼

ありがとうございました。本を探して勉強します。

お礼日時:2002/02/12 19:55

>分子の固体表面への平均吸着時間を算出する


これは.拡散方程式そのものだったような木がします。

この回答への補足

よく意味がわかりません。できれば詳しく教えてください。お願いします。

補足日時:2002/02/06 14:04
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Q平衡定数の求め方

平衡定数を求める問題です。
授業でNaOHとCH3COOHの反応における平衡定数の求め方を習いました。平衡定数を求める式より
K=[CH3COO-][Na+]/[CH3COOH][Na+][OH-]
となり分母分子に[H+]をかけてKa/Kw=10^-5/10^-14=10^9と求めました。
これについては納得できたのですが、HClとNH3の反応における平衡定数はどのように求めたら良いのか分かりません。分母分子に[H+]をかけても水のイオン積は出てきませんよね?
基本的な問題かと思いますが、解き方を教えて下さい。回答よろしくお願いします。

Aベストアンサー

酢酸ナトリウムの場合は:
CH3COOH+ Na+ + OH-→CH3COO- + Na+
ですね。
アンモニアを塩酸と反応させると(塩化水素と反応させてはいけません)
H+ + Cl- + NH3→Cl-+NH4+ ですから
K=[Cl-][NH4+]/[H+][Cl-][NH3]
という式になります。今度は掛ける物は[OH-]でしょう。
m(_ _)m

Q平衡定数と圧平衡定数

平衡定数K=圧平衡定数Kp×RT^(反応物の係数の和ー生成物の係数の和)
ですよね。なのにこのとおりにやったらおかしくなる問題にあたりました。わからず困っています。

N2O4→2NO2で、容器の体積は0.061(L)です。この中で反応させます。
N2O4の解離度をαとして、はじめN2O4を0.002mol用意しておきます。
かい離後はN2O4が0.002(1-α)、NO2は0.004α[mol]ですので
まずKpを求めます。全圧を1.013×10^5(Pa)で

Kp={1.013×10^5×0.004α/0.002(1+α)}/{1.013×10^5×0.002(1-α)/0.002(1+α)}=4.052×10^5α^2/(1-α^2)

これは定義どおりなのでいいんですが、Kを求めたとき、

K=NO2の濃度の2乗/N2O4の濃度=(0.004α/0.061)/(0.002(1-α)/0.061)
=8a^2/61(1-α)

しかしKpをRT(温度と気体定数で割る)で割ってもKになりません。
1+αが気になります。
いったいどういうことなのでしょうか。
そもそもKpを初めて求めるときも、KとRTを用いて解こうとしたのですが上記のように合わないので答えが全部違いました。
どういうことなのか、私の勘違いをどなたか指摘してください。
お願いします。

平衡定数K=圧平衡定数Kp×RT^(反応物の係数の和ー生成物の係数の和)
ですよね。なのにこのとおりにやったらおかしくなる問題にあたりました。わからず困っています。

N2O4→2NO2で、容器の体積は0.061(L)です。この中で反応させます。
N2O4の解離度をαとして、はじめN2O4を0.002mol用意しておきます。
かい離後はN2O4が0.002(1-α)、NO2は0.004α[mol]ですので
まずKpを求めます。全圧を1.013×10^5(Pa)で

Kp={1.013×10^5×0.004α/0.002(1+α)}/{1.013×10^5×0.002(1-α)/0.002(1+α)}=4.052×10^5α^2/(1-α^2)

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Aベストアンサー

#2ですが、もちろんその通りです。
Kp/RT=Kcの関係式はPV=nRTの式を使って出た訳ですから。

Qイオン積

イオン積

化学反応A+B←→C+D
の平衡定数をKとすると

K=[c][d]/[a][b]
となりますよね

ここで素朴な疑問なのですがなぜ積の形をとるのですか?
足し算ならまだ感覚的にわかる気がします

大学一年理系の私にわかるように説明してほしいです

お願いします

Aベストアンサー

#2にあるような出会いの頻度で考えるという説明が良くされます。
反応速度が釣り合うというイメージで平衡を説明するときに使われる考え方です。
高校の教科書でも使われています。
でも出会いで考えるのであれば反応機構が関係してきます。
A+B→C という反応の場合で言えば、反応速度が[A][B]にいつも比例するとは限りません。

平衡定数の表現は反応式が決まれば決まります。反応機構には無関係です。
反応の両辺の化学ポテンシャルが等しくなるという条件で平衡を考えているからです。
化学ポテンシャルは化学熱力学の中で学習するはずです。

積の表現になるのは化学ポテンシャルの表現の中に濃度のlogが出てくるからです。
ポテンシャルの和がlogの中で濃度の積に変わります。
反応式の中の係数が濃度のべきに変わるというのも同じ理由です。

物理化学の教科書にはたいてい載っていますからご自分で勉強されてもいいだろうと思います。

Q平衡定数の単位について

平衡時における反応物と生成物の濃度のデイメンジョンが同じ場合
(例えば酢酸+エタノール=酢酸エチル+水など)はその平衡定数の単位は無次元になり、単位はありません。
違う場合(例えば四酸化二窒素の分解による二酸化窒素の生成など)は平衡定数の単位がでてきます。
平衡定数を求めた時、単位があったりなかったりすることは
どういうことなのか教えて下さい。

Aベストアンサー

質問者さんがどの程度熱力学をご承知か存じませんが、もともと平衡定数は反応のギブスの自由エネルギー変化をΔG°と書いたとき、
-ΔG°=RTlnK(lnは自然対数)...(1)
で定義されています。対数関数ですから本来はKは無次元の数が入るべきで、モル分率xiをつかいます。
(1)には原系と生成系の化学ポテンシャルが等しい、ということが含まれ、原系、生成系の化学ポテンシャルの表示でi番目の成分について
μi=μi°+RT ln(xi)(xi;iのモル分率)...(2)
と書けることに由来しています。
これを
μi=μi°+RT ln(Pi)
と書いたりもしますが、この場合のμ°の中に-RTlnP0(P0は基準となる圧。たとえば1気圧=101.3 kPa)が隠れています。

分圧で組成を入れると質問者さんのような例では平衡定数に圧力の単位が残ります。すなわちモル分率の平衡定数にP(全圧)がかかった数字になります。よって圧平衡定数をKp、モル分率による平衡定数をKとしますと
lnKp=lnKP=lnK+lnP分とずれが生じます。しかし化学ポテンシャルの数値などを問題にしない場合は圧平衡定数が使えます。
aをN2O4、bをNO2、それぞれの分圧をPa、Pb、モル分率をxa, xbとしますと、xa=Pa/P, xb=Pb/Pとなります。
Kp=Pb^2/Pa=P(Pb/P)^2/(Pa/P)=Pxb^2/xa=KP...(3)
となります。
たとえばある温度での圧平衡定数Kpをあたえ、aとbの分圧を決めるという問題の場合、
Pb^2/Pa=Pb^2/(P-Pb)=Kp...(4)
とし、
Pb={-Kp+√(Kp^2+4KpP)}/2...(5)
となります。
これをモル分率の計算でやれば、
xb^2/xa=xb^2/(1-xb)=K...(6)
より、
xb={-K+√(K^2+4K)}/2...(7)
となります。(7)の両辺に全圧Pをかけてやると
Pxb=Pb=P{-K+√(K^2+4K)}/2={-KP+√{P^2(K^2+4K)}}/2={-KP+√((KP)^2+4(KP)P)}/2={-Kp+√(Kp^2+4KpP)}/2...(8)
となります。これは(5)と矛盾しません。

質問者さんがどの程度熱力学をご承知か存じませんが、もともと平衡定数は反応のギブスの自由エネルギー変化をΔG°と書いたとき、
-ΔG°=RTlnK(lnは自然対数)...(1)
で定義されています。対数関数ですから本来はKは無次元の数が入るべきで、モル分率xiをつかいます。
(1)には原系と生成系の化学ポテンシャルが等しい、ということが含まれ、原系、生成系の化学ポテンシャルの表示でi番目の成分について
μi=μi°+RT ln(xi)(xi;iのモル分率)...(2)
と書けることに由来しています。
これを
μi=μi°+RT ln(Pi)
と...続きを読む

Q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。

Aベストアンサー

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.

Q解離平衡状態の平衡定数の求め方なんですが…

こんにちは!

おそらく高校の化学知識の応用だと思うんですが、平衡定数の求め方を教えてください!!

2H2O⇔2H2+O2

上の反応で、水は水蒸気です。
解離度をα、全圧をPとして平衡定数をαとPで表したいのですが、どうやったらいいのか…

物理化学の平衡定数を勉強していたのですが、解離度がでてきてちょっとパニックです…

こいつが出来ないとその他も全滅なので、よろしくお願いします!!

Aベストアンサー

>全圧が1[atm]から10^-3[atm]になった場合、解離平衡定数は純粋に千分の一になるものでしょうか??

なりそうな気がするのですが、ならないんです。ここで出した解離平衡定数Kpは圧平衡定数で温度のみの関数です。ですので全圧が変わっても圧平衡定数は変化しません。

全圧が変化した時の解離度の求め方ですが、全圧が 1[atm]の時の解離度を α_1、全圧が 10^{-3} [atm]の時の解離度を α_{0.001} とすると

Kp=α_1^3/(1-α_1)^2/(2+α_1)×1
=α_{0.001}^3/(1-α_{0.001})^2/(2+α_{0.001})×10^{-3}

が成り立ちます。これを解けばいいわけです。上の式の場合、全圧が下がれば解離度は大きくなります。

Q平衡定数

化学の問題でよく、平衡定数Kを求める問題をみかけます。
たとえば、キレート錯体の平衡定数は普通の単座配位子の錯体の比べて、大きいですよね。
平衡定数が大きいのはなにか利点があるのですか?
平衡定数が大きいと何がわかるのですか?

分かりずらい質問ですみません。

Aベストアンサー

>キレート錯体の平衡定数は普通の単座配位子の錯体の比べて、大きいですよね。
>平衡定数が大きいのはなにか利点があるのですか?
キレート試薬の最大の使命とは(主に)金属イオンを捕まえて放さないことです。平衡定数(錯形成定数)が大きければ、それだけ安定なキレート錯体が出来ます。
平衡定数が大きいということは、つまりキレート錯体がより安定であると言うこと。また充分量のキレート試薬があるなら、水中に裸の金属イオンが少ないということを表します。

Q酢酸ナトリウムの電離定数(平衡定数)

塩の加水分解のとき、酢酸ナトリウムの電離定数(平衡定数)が必要になったのですが、酢酸ナトリウムの電離定数は酢酸の電離定数と同じとして計算していいのでしょうか。

Aベストアンサー

電離定数(平衡定数)でよいかといわれると「はい」とは答えられませんね。
その、「電離定数」とやらの意味が曖昧すぎるからです。
酸解離定数(または酸性度定数)Kaでよいかと問われれば、答は「はい」ですが。
もちろん、Na+(あるいはNaOH)が、その式の中のH3O+(あるいはH+)に影響を及ぼしますが。

Q温度の違いによる平衡定数(電離定数)の調べ方

酢酸の平衡定数(電離定数)を調べているのですが、手元の資料には25℃のときのものしか書かれていません。

20℃と15℃のときの平衡定数は、何を調べ、あるいは、どう計算すれば分かるのでしょうか。

また、酢酸以外の平衡定数の調べ方も教えてください。

Aベストアンサー

平衡定数の温度依存性を表す式があって、van't Hoff式といいます。
K = exp[-DG/RT]
ln K = -DG/RT = -DH/RT + DS/R
この式からKの温度依存性を計算できるのですが・・・
見てのとおり、エンタルピー変化が分からないと計算できません。
ですから、実験的にはある温度の平衡定数と、電離のエンタルピー変化が必要です。
普通はこの式は逆に使います。つまり、いくつかの温度で平衡定数を求め、プロットすることで反応パラメーター(ギブスエネルギー変化など)を求めるのに使います。

Q平衡定数と速度定数で困っています

ある平衡反応において、平衡定数をK、正反応(左辺から右辺)の速度定数をk1、逆反応(右辺から左辺)の速度定数をk2とおきます。
ここで、平衡状態の時K=k1/k2が成り立つそうなのですが、理由がイマイチわかりません。
どなたかこのバカに理由をご教授ください。お願いします。

Aベストアンサー

A+B→C+D:R=k1[A][B]
C+D→A+B:R'=k2[C][D]
A+B=C+D:K=[C][D]/{[A][B]}=(R'/k2)/(R/k1)
平衡反応では、→と←の反応速度が等しく、R=R'
∴ K=(R'/k2)/(R/k1)=k1/k2


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