主な違い – 平衡状態 vs 定常状態
平衡と定常は、物理化学で使われる、系で起こる化学反応に関する2つの用語です。
通常、化学反応では、反応物が生成物に変化する。
ある反応では、反応物が完全に生成物に変換されますが、別の反応では、反応物が部分的に生成物に変換されます。
これらの用語は両方とも、反応混合物中の成分の濃度が一定のままである特定の化学反応の段階を説明する。
しかし、反応の平衡はいくつかの理由によって定常状態とは異なります。
平衡と定常状態の主な違いは、平衡が前進反応の速度と後退反応の速度が等しい状態であるのに対し、定常状態は中間体の濃度が一定である化学反応の段階であることである。
均衡とは
平衡とは、前進反応の速度と後退反応の速度が等しい状態のことである。
化学反応には完結に至るものもあるが、完結しない反応もあります。
例えば、水溶液中の弱酸や弱塩基は部分的に解離してイオンになる。
すると、その溶液の中には分子だけでなくイオンも存在することが観察される。
したがって、分子とイオン（例：酸とその共役塩基）の間には平衡が存在すると言える。
これは、酸または塩基の解離の速度と、そのイオンから酸または塩基が生成される速度が等しいために起こる。
反応混合物が平衡状態にあるとき、反応物および生成物の濃度に正味の変化はない。
この概念を理解するために、例を挙げて考えてみよう。
図1：酢酸とその共役塩基の平衡状態
上の図は、酢酸とその共役塩基の平衡です。
酢酸分子の解離が前進反応であり、酢酸分子の生成が後退反応です。
平衡系の挙動を理解するために、ルシャトリエの原理を利用することができる。
ルシャトリエの原理によると、ある系の平衡が乱されたとき、その条件をいくつか変えることによって、再び平衡状態を得ようとする傾向があります。
つまり、平衡状態が乱されると、系は再調整しようとする傾向があります。
例えば、上記の平衡状態において、溶液に酢酸を追加すると、その系では酢酸の量が増加する。
そして、その平衡状態を得るために、一部の酢酸分子が解離して共役塩基を形成し、系は再び平衡状態になります。
つまり、系を再調整するための前進反応が起こるのです。
平衡が成立している系では、平衡定数を定義することができる。
この定数は、その系の温度の変化に依存する。
温度が一定であれば、ある反応混合物に対して、平衡定数は常に一定の値を持つ。
定常状態とは
化学反応の定常状態とは、中間体の濃度が一定である段階をいう。
ある化学反応がいくつかの段階（素過程）を経て起こる場合、その反応速度は速度決定段階によって決定される。
他の段階の中で最も遅い段階です。
そして、この最も遅いステップに関して、反応速度が与えられる。
しかし，反応段階が認識できない場合，反応速度を決定するために，最も遅い段階を認識することができない．このような場合には、短時間で濃度が一定になる中間生成物を考慮すればよい。
反応の初歩的なステップでは中間体分子が形成される。
中間体とは、反応物でも生成物でもない分子で、化学反応の進行中にできる分子です。
最も遅いステップが認識できない場合、中間体の濃度を用いて反応速度を計算することができる。
この短寿命の中間体は、反応の定常状態において生成される。
平衡と定常の違い
定義
平衡。
平衡とは、前進反応の速度と後退反応の速度が等しい状態です。
定常状態。
化学反応の定常状態とは、中間体の濃度が一定である段階をいう。
濃縮度
平衡状態。
平衡状態では、反応物および生成物の濃度は一定です。
定常状態。
定常状態では、中間生成物の濃度だけが一定です。
反応物質と生成物
平衡です。
平衡状態では、反応物と生成物の濃度は一定です。
定常状態。
定常状態では、反応物と生成物の濃度は変化している。
反応タイプ
平衡。
平衡には前進反応と後退反応の両方があります。
定常反応。
定常状態は、速度を決定するステップが認識できない場合に有用です。
結論
平衡と定常という用語は、化学反応の速度を予測するのに便利です。
これらの用語の用途は異なるが、平衡と定常状態はどちらも反応混合物の挙動を説明するものです。
平衡と定常の主な違いは、平衡が前進反応の速度と後退反応の速度が等しい状態であるのに対し、定常は中間体の濃度が一定である化学反応の段階であることである。
