平衡定数の計算

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Calculating the Equilibrium Constant

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02:46 min

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September 24, 2020

ある反応の平衡定数は、その反応物と生成物の平衡濃度（または圧力）から計算できます。これらの濃度がわかっている場合、K_cの式に代入すると値が得られます。

例えば、気体の二酸化窒素は、次式によって四酸化二窒素を形成します。

25°Cの1.0 Lのフラスコに0.10 molのNO₂を加えると、その濃度が変化します。平衡状態では[NO₂] = 0.016 M、[N₂O₄] = 0.042 Mとなり、この反応の平衡定数の値は次のように計算できます。

次に、少し難しい例を示します。この例では、反応の化学量論を用いて、与えられた情報から平衡濃度を計算します。この計算の基本的なやり方は、多くの種類の平衡計算に役立ちます。最初に存在する反応物と生成物の濃度、反応の進行に伴って変化する濃度、そして系が平衡に達したときの濃度をそれぞれ考えます。これらの頭文字をとってICEと呼ばれるこのやり方は、ICE表と呼ばれる表形式で濃度に関する項をまとめると便利です。

平衡定数の算出

ヨウ素分子はヨウ化物イオンと可逆的に反応し、三ヨウ化物イオンを生成します。

反応前のI₂とI⁻の濃度がともに1.000 × 10⁻³ Mの溶液で、I₂の平衡濃度が6.61 × 10⁻⁴ Mになる場合、その反応の平衡定数はいくらでしょうか？

平衡定数を計算するには、すべての反応物と生成物の平衡濃度が必要です。

いま、反応物の初期濃度と生成物の平衡濃度が既知です。この情報は、反応物の平衡濃度を算出するために使用することができ、ICE表にすべての情報をまとめます。

	I₂(aq)	I⁻(aq)	I₃⁻(aq)
初期濃度 (M)	1.000 × 10⁻³	1.000 × 10⁻³	0
濃度変化 (M)	−x	−x	+x
平衡濃度 (M)	1.000 × 10⁻³− x	1.000 × 10^-3− x	x

平衡状態では、I₂の濃度は6.61 × 10⁻⁴ Mなので、

ICE表を用いて、すべての濃度で新しい値を計算します。

	I₂(aq)	I⁻(aq)	I₃⁻(aq)
初期濃度 (M)	1.000 × 10⁻³	1.000 × 10⁻³	0
濃度変化 (M)	−3.39 × 10⁻⁴	−3.39 × 10⁻⁴	+3.39 × 10^-4
平衡濃度 (M)	6.61 × 10⁻⁴	6.61 × 10⁻⁴	3.39 × 10⁻⁴