化学平衡について

 ケミカルの勉強はこれで一回おしまい。次回以降はコンピュータおばあちゃんになります。目指せゴールデンウィークまでに全クリア!(基数変換に手こずり中)

ヘンリーの法則
P=KH×χ
温度が一定の時、一定の量の水に溶ける気体の物質量(χ)は、その気体の圧力(P)に比例する(KHは比例定数)。
つまり、圧力が2倍になれば、水に溶ける気体の質量(mol)も2倍になるが、溶ける気体の体積については、圧力が2倍かかっている(=2倍潰されている)ので、本来(標準状態)なら2倍になるところが相殺されてそのままになることに注意する。

ファントホッフの法則
Π=nRT÷V
浸透圧(Π)は溶質の分子量(n)と温度に比例し、水溶液の体積に反比例する(Rは定数)。
濃度の異なる水溶液をセロハン膜で仕切ると、溶媒(デンプンなど)はセロハン膜を通過できないが、溶媒の水は通過できるため、濃度差を解消しようと濃度が濃い方に濃度が薄い方の水が移動し、濃度が濃い方の水かさが上がる(薄い方の水かさは下がる)。
この水かさの差をそろえようとしてかける圧力を浸透圧という。個人的に非常に回りくどくてややこしい定義の用語。

反応速度
以下の3つの影響を受ける。

①濃度(質量作用の法則)
反応物どうしが接触する回数が増えるので、反応速度は濃度に比例する。

②温度(アレニウスの法則)
反応物を構成する分子やイオンの運動が激しくなるため、反応物どうしの接触回数が増える。よって反応速度は温度に比例する。

③触媒(ミカエリス=メンテンの法則)
反応するために必要なエネルギーの値を変化させるので、触媒を使うと反応速度は増加、もしくは減少する。
もう少し正確に言うと、同じ量の触媒(酵素)を使う場合、ある程度の基質濃度の時は反応速度はその基質濃度に比例するが、それを超えると触媒の反応速度は頭打ちになる。

その他、光や撹拌速度、固体のフレーク度合いによっても変わる。

化学平衡
食塩水など化学反応が何も起きていない状態というのは、実は反応物→生成物という反応(正反応)と、それを相殺する生成物→反応物という反応(逆反応)が同時に、かつ、同程度起きている状態であると考えられる。この状態を化学平衡状態という。
この状態は、生成物/反応物=平衡定数Kという式(質量作用の法則)で表され、平衡状態は一定の条件において一つに定まることがわかる。
また、この式は分数であるため、平衡定数の値が1より大きいと、生成物>反応物、1より小さいと、生成物>反応物と、偏った平衡状態になる。
ちなみに、温度が上がると温度を下げるような反応に、温度が下がると温度を上げるような反応に化学平衡状態は偏るが、触媒は平衡定数に影響は与えない。

ルシャトリエの原理
化学反応が平衡状態にあるとき、濃度、圧力、温度といった条件を変化させると、その変化を打ち消すような方向に反応が進むという原理。
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