動的平衡

ソーダの新しいボトルでは、液相中の二酸化炭素の濃度は特定の値を有する。 液体の半分が注がれ、びんが密封されれば、二酸化炭素は常に減少率で液体段階を去り、平衡が達されるまでガス段階の二酸化炭素の分圧は増加し その時点で、熱運動のために、CO2の分子は液相を離れるかもしれませんが、非常に短い時間内にCO2の別の分子が気体から液体に通過し、その逆も, 平衡状態では、ガスから液相へのCO2の移動速度は、液体から気体への速度に等しい。 この場合、液体中のCO2の平衡濃度は、液体中の気体の溶解度が液体の上のその気体の分圧に正比例するというヘンリーの法則によって与えられる。 この関係は、

c=k p{\displaystyle c=kp\,}

ここで、kは温度依存定数、pは分圧、cは液体中の溶存気体の濃度と書かれる。, したがって、ガス中のCO2の分圧は、ヘンリーの法則に従うまで増加しています。 液体中の二酸化炭素の濃度が減少し、飲み物はその発泡体の一部を失ってしまいました。

ヘンリーの法則は、二つの相における二酸化炭素の化学ポテンシャルを互いに等しく設定することによって導出することができる。 化学ポテンシャルの平等は化学平衡を定義する。 相変化を伴う動的平衡のための他の定数には、分配係数および溶解度積が含まれる。, ラウルトの法則は、理想的な溶液の平衡蒸気圧を定義します

動的平衡はまた、単相システムに存在することができます。 簡単な例は、aqueous液中での酢酸の解離などの酸-塩基平衡で起こる。,

CH3CO2H⇌{\displaystyle\rightleftharpoons}CH3CO2−+H+

平衡状態では、酸解離定数である濃度商Kは一定である(いくつかの条件に従う)

K c={\displaystyle K_{c}=\mathrm{\frac{}{}}}

この場合、順方向反応は酢酸分子からいくつかのプロトンの解放を伴い、逆方向反応は酢酸イオンが酢酸イオンを受け入れるとき酢酸分子の形成を伴う。プロトン, 平衡式の左辺にある種の化学ポテンシャルの和が右辺にある種の化学ポテンシャルの和に等しいときに平衡が得られる。 同時に、前方および後方の反応の速度は互いに等しい。 化学錯体の形成を含む平衡も動的平衡であり,濃度は錯体の安定定数によって支配される。動的平衡は、例えば二酸化窒素が二量化するときのように、気相中でも起こり得る。,

2NO2⇌{\displaystyle\rightleftharpoons}N2O4;K p=2{\displaystyle K_{p}=\mathrm{\frac{}{^{2}}} }

気相では、角括弧は分圧を示します。 あるいは、物質の分圧をP(substance)と表記することもできる。

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