過マンガン酸カリウムの半反応式の平行定数の単位

過マンガン酸カリウムの半反応式の平行定数の単位ってあるのですか？
ないと思うのですが。

No.3 ベストアンサー 回答者： koz7291 回答日時： 2016/02/23 03:31

こんにちは。

まず、漢字が間違っています。「平行」ではなく、「平衡」です。「釣り合い」という意味です。

さて、過マンガン酸カリウムの半反応式の平衡定数の単位ですが、結論から言うと、「どういう平衡定数か」によって、いわゆる単位のない、正確には単位が「1」すなわち無次元になる場合と、単位がある、すなわち無次元ではない場合があります。

それは、ちゃんと規定されています。次の文献に載っています。

●J.G.Frey、H.L.Strauss著、独立行政法人　産業技術総合研究所　計量標準センター訳、『物理化学で用いられる量・単位・記号　第3版』、講談社サイエンティフィク、2009年 [ISBN 978-4-06-154359-1]
https://www.nmij.jp/public/report/translation/IU …
の、p.70

添付ファイルも同じ内容です。その中段に、
(1)「平衡定数」
(2)-1「圧力に基づいた平衡定数」
(2)-2「濃度に基づいた平衡定数」
(2)-3「質量モル濃度に基づいた平衡定数」
が、それぞれ定義されています。

さて、今の場合、過マンガン酸カリウムの半反応式になりますので、熱力学で言うと(1)、および、実験的に求められる物理量で言うと、(2)-2または(2)-3が適切です。
(1)の平衡定数は、無次元です。

対して、(2)-2の場合を考えてみます。過マンガン酸カリウム(硫酸酸性)の半反応式は、次式の通りですね。
MnO4- + 8H+ + 5e- → Mn2+ + 4H2O
この半反応式において、化学種は、電子e-を除く4つです。さらにそのうち、H2Oは、溶媒の水と区別がつかないので平衡定数の中に取り込み、実質的な平衡定数の対象となる化学種は、
MnO4-、H+、Mn2+　の3つ
となります。添付資料にある通り、(2)-2の平衡定数を考えてみます。MnO4-の濃度(物質量濃度、体積モル濃度)を、"c(MnO4-)"、濃度に基づいた平衡定数をKcと表すと、
Kc = c(Mn2+)　/　{c(MnO4-)×c(H+)^8}
となります。単位は、SI単位で言うと、添付資料の通り、
(mol m^(-3))^(-1-8+1) = (mol m^(-3))^(-8)
となりますが、普通よく使われるのはSI単位よりも"mol/L"(モル毎リットル)なので、
(mol/L)^(-1-8+1) = (mol/L)^(-8)
ということになります。

(2)-3の場合、すなわち質量モル濃度に基づいた平衡定数の場合も、(2)-2と同様です。ちょっと紙と鉛筆を使ってやってみてください。

No.4 回答者： koz7291 回答日時： 2016/02/23 20:13

No.3です。

URLにあるPDFファイルを70ページまで繰るのが面倒でなければそれで構わないのですが、念のため、添付ファイルを貼り直してみました。No.3のはJPG形式ですが、今度はPNG形式です。

この回答へのお礼

ご丁寧にありがとうございました。
よくわかりました。

お礼日時：2016/02/23 23:04

No.2 回答者： むらさめ 回答日時： 2016/02/22 07:55

本来は熱力学的に定義されるもので、平衡定数は対数関数の真数の部分になるので、

無名数が正しいと思います。
ただ高校化学では熱力学は出てきませんので単位が付いたりつかなかったりで、混乱しています。

No.1 回答者： doc_somday 回答日時： 2016/02/22 01:01

それは私が學藝大の附属中学に居たときに、教育実習生をイジメた奴です。

平衡定数は通常単位があります。でもそれはおかしい。反応によって平衡定数の単位が違うのは許されるのか、研究所へ入っても悩みました、だがとうとう無名数にする方法を知りました、本来は無名数にするのが正しいが非常に面倒なのでその方法は採用されないのです。
あなたはモル分率をご存知ですか？閉鎖系において反応が起ころうが起こるまいが、全ての化学種の数(濃度でも圧力でも良い)の総和(Σ)分の特定の化学種の数です。
これは無名数で平衡反応や競争反応では重要でこれを使わないとグラフが曲がります。
なお、先輩が雑談中にふと漏らした時に雷に打たれた様に全てが分かりましたが、その先輩が誰だったか覚えていません。