主な違い – 反応定数 vs 平衡定数
ある系で起こるすべての化学反応は、平衡反応と非平衡反応のどちらかに分類されます。
反応物が完全にイオンに解離しないとき、その反応は平衡反応となります。
非平衡反応には、反応物が完全に電離することが含まれます。
反応商と平衡定数は、系で起こる化学反応を説明するための2つの用語です。
反応商は、反応混合物中に存在する化学種の量について知ることができる。
平衡定数とは、生成物の濃度と反応物の濃度の比のことである。
反応商と平衡定数の主な違いは、反応商がいつでも反応に対して計算できるのに対し、平衡定数は平衡の時点で計算される点です。
反応指数とは
反応商とは、生成物の濃度と反応物の濃度の比のことです。
これを数学的に略すと次のようになります。
次のような反応を考えてみましょう。
N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g)
この反応の反応量は以下のように与えられる。
反応量を書くときには、成分の化学量論も考慮する必要がある。
ここでは、成分の比率を示す化学量論係数も考慮する。
濃度はその係数のべき乗になる。
上記の反応の反応量衡は
反応商(Qc) = [NH3 (g)] 2 / [N2 (g)] [H2 (g)] 3
反応指数は反応のどの時点でも計算できる。
つまり、平衡に達する前の反応、平衡の変化があったときの反応、平衡状態にあるときの反応について、系の反応指数を計算することができる。
また、成分の濃度の代わりに、各成分の「活性」を用いて反応指数を算出することもできる。
物質の活性は、その物質の化学的なポテンシャルを表している。
平衡定数とは
平衡定数とは、平衡状態における生成物の濃度と反応物の濃度の比のことです。
この用語は、平衡状態にある反応でのみ使用されます。
反応商と平衡定数は平衡状態にある反応では同じです。
平衡定数は、化学量論的係数のべき乗にした濃度としても与えられる。
温度は成分の溶解度や体積膨張に影響を与えるため、平衡定数は考慮する系の温度に依存する。
しかし、平衡定数の式には、反応物や生成物の中にある固体の詳細は含まれていない。
液相と気相にある物質のみを考える。
例えば、炭酸と重炭酸イオンの平衡について考えてみよう。
H2CO3 (aq) HCO3-(aq) + H+ (aq)
上記の反応に対する平衡定数は以下のように与えられます。
平衡定数（K）＝［HCO3-（aq）］［H+（aq）］／［H2CO3（aq）］。
反応定数と平衡定数の関係
- 反応商(Q)の値が平衡定数(K)の値より大きいと、系内の生成物の量が反応物の量より多いので、反応はより反応物に有利になる。このとき，反応は平衡を一定に保つために，より多くの反応物を生成する傾向がある．
- QがKより低ければ，系は生成物より反応物で構成されている．したがって、反応は平衡を保つために、より多くの生成物を形成する傾向があります。
- QとKが等しい場合、反応混合物は平衡状態にある。
反応定数と平衡定数の違い
定義
Reaction Quotient（反応指数）。
反応商とは、生成物の濃度と反応物の濃度の比をいう。
平衡定数：平衡状態における生成物の濃度と反応物の濃度の比を平衡定数という。
アプリケーション
反応量衡。
反応定数： 反応のどの時点（平衡になる前でも後でも）でも使用できる。
平衡定数： 反応が平衡に達した時点にのみ使用できる。
演出の詳細
反応指数。
反応商は反応がどの方向に進むかについて知ることができる。
平衡定数: 反応がどの方向に進むかについての詳細は分からない。
値
反応定数。
反応商の値は、反応の進行中に時々刻々変化する。
平衡定数： ある温度で、ある平衡状態において、その値が一定であること。
結論
反応商と平衡定数は同じように見えるが、明確な違いがあります。
これは、反応商が反応のどの時点の成分の濃度も含むのに対し、平衡定数は平衡時の各成分の濃度を含むからです。
したがって、これらの反応の各項を正しく使い分けることが非常に重要です。
