化学平衡について質問します 一度同じことを質問したと思うのですが、またわからなくなってしまいました

化学平衡について質問します
一度同じことを質問したと思うのですが、またわからなくなってしまいました

その際に、画像のような反応があったとして、？をつけました式、

k1/k2=K の式

は成り立たないがどちらも定数だということを教えていただいたのですが
もしこれが成り立たないのであれば

K÷(k1/k2)=[B]=定数

となってしまうと思うのですが、これは辻褄が合わないのではないでしょうか？

よろしくお願いします

No.3 ベストアンサー 回答者： psa29 回答日時： 2017/07/26 19:10

［B］というのは、質問者さんの中では、写真に添付している式の反応物Bの濃度という意味だったのですね。

私の最初の回答は、写真の化学反応式をあまり意識せず、一般的にKとk1/k2とは別の物理定数で、
平衡反応では両者ともある定数となるので、その比も定数となって、別に矛盾はないという説明でした。

化学式ではBの２乗だが、実際に反応速度を測定して、反応次数を調べて所、Bの次数が3乗になったという
仮定の反応についてですね。

その場合、定義式だけを見ると　K÷(k1/k2)=[B]=定数と成るように感じますね。
でも違います。

平衡定数の定義に出てくる　[A][B][C] と反応速度式に出てくる　[A][B][C] を
全く同じものとして考えるから混同してしまいます。

平衡定数に出てくる　[A][B][C] と　反応速度式の　[A][B][C] は
同じ記号で［B］と書いてあっても実際の数値は別物だとすれば、

K÷(k1/k2) は Kもk1/k2も定数なので、その比も定数　だけど、その値は
どのような数値を実際に示すのか？　一概には言えないと言うことです。

ところで、Kは次数がどうであれ、単位は無次元ですよね。
でも、平衡定数の定義式の[A][B][C]にモル濃度の単位（mol/L）を代入すると
次数により、無次元になったり、無次元にならなかったりしませんか？
でも実際は無次元なのです。

熱力学的にKは、-ΔG°=RTlnK　で定義されているからと言うことで
理解できればよいのですが、もう少し後に習って下さい。

別の言い方をすれば
平衡定数の[A][B][C]は、モル濃度を示しているのではないのです。
実際は、活量という数値で、そもそも[A][B][C]は無次元の物理量なのです。
ですから、Kは常に無次元になります。
しかし、通常はその活量とモル濃度と数値が近い（ほぼ同じ）場合が多いので
実際の計算では、モル濃度の数値を使う場合が多いのです。

平衡定数における[A][B][C]は、反応が十分進み各濃度が一定値になったときのA、B、Cの濃度の値（とほぼ同じ数値）
時間変化がない値
反応速度式の[A][B][C]は、反応の進行によって刻々と変化をしているときのA、B、Cの濃度（時間によって変化する値）
ということでしょうか。

ですから
＞K÷(k1/k2)=[B]=定数　　この定数がBの濃度であると考えること自体が間違いであると気付くはずです。
また、
＞[B]が定数であるとすれば、[C]/[A]も定数になるということですが、この状態が成り立っている時に、
＞Bを加えたら、[B]を一定にするために[C]を作る方向に反応が進んで、[C]/[A]が定数にならなくなってしまいませんか？
上記考えに意味がないことも分かるはずです。

ところで、今回、質問者さんに答えるために少し調べ直しましたが、
k1/k2=K が成立する。Kは無次元ではなく、次数によって単位が存在する・・・と
間違った事を堂々と書いてあるものもあり、驚愕しました。

この回答へのお礼

本当に丁寧に教えてくださりありがとうございます！！
そもそもの平衡定数の定義がよくわかっておりませんでした！
大学に行って勉強します！
本当に最後までありがとうございました！

お礼日時：2017/07/26 19:19

No.2 回答者： psa29 回答日時： 2017/07/26 16:13

No.1です。

＞左向きの反応の速度定数がk1
＞右向きの反応の速度定数がk2

一般に言われている右方向と左方向と方向が逆に書いてしまいました。
本質的な問題ではありませんが、
右向きの反応の速度定数がk1
左向きの反応の速度定数がk2
と訂正します。

この回答へのお礼

再度教えていただき、ありがとうございます

[B]が定数であるとすれば、[C]/[A]も定数になるということですが、この状態が成り立っている時に、Bを加えたら、[B]を一定にするために[C]を作る方向に反応が進んで、[C]/[A]が定数にならなくなってしまいませんか？

お礼日時：2017/07/26 16:29

No.1 回答者： psa29 回答日時： 2017/07/26 16:09

Kは、化学平衡における平衡定数で、単位は無次元。

熱力学的な指標です。
平衡反応における反応速度論で、左向きの反応の速度定数がk1
右向きの反応の速度定数がk2
k1もk２も反応速度次数に従った単位を持っています。（次数によって単位が異なる。）
k1/k2は、k１とk２の反応次数が同じで、単位が同じであれば
無次元になりますが、次数が異なれば無次元にはなりません。
たまたま無次元になったとしても、本質的に平衡定数と反応速度定数の比とは、
物理的に別物なのです。

ですから、k1/k2=Kは本質的に成立しません。
たまたま、数値が同じことになる場合はあるかもしれませんが、本質が異なります。

今ある反応があると仮定しましょう。
その平衡反応の平衡定数がKで数値が１０だったとします。（温度一定として、定数です。）
k1/k2も定数となり、その数値は５だったとします。
K＝１０　k1/k2＝５なので、　１０＝５とこの数式は成立しないですね。

ここで、K÷(k1/k2)=[B]=定数を考えてみましょう。
B=10/5=2ですね。
２という定数になります。

別にBが定数になるからといって、k1/k2=Kが成立するということにはなりません。

Kとk1/k2とは別の物理定数です。
Bが定数になったからといって、そのBにどのような意味が生じて、どう使いこなすのか？ですね。

別に矛盾しているとは思いませんが・・・

なぜそこまで、Kとk1/k2の関係性にこだわるのか？
別物ですよ。