解離度(温度と圧力での動き方・気体の密度と平均分子量から求める)

位置を、数ひとつで言う

つりあいがどこにあるかを言うのに、物質ごとの数を並べる必要はありません。四酸化二窒素のうち何割が二酸化窒素へ分かれているか、という 1 つの割合で足ります。これを解離度といいます。

図では二酸化窒素を 40 個入れて始めています。四酸化二窒素に直すと 20 個ぶんです。そのうち何個ぶんが分かれたままかを 20 で割ったものが、右下の帯と数字です。

解離度は 0 から 1 のあいだの数です。0 なら全部がくっついていて、1 なら全部が分かれています。どちらへどれだけ寄ったかが、この 1 つの数で言えます。

温めると上がる

温度を上げます。分かれるほうの反応は吸熱なので、加えた熱を減らす向き、つまり分かれる側へ寄ります。

図の帯が伸びます。粒の色も褐色が濃くなります。温度を上げるほど解離度は 1 に近づいていきます。

高温では、四酸化二窒素はほとんど残りません。こういう気体を高い温度で扱うときに「分解している」と言うのは、解離度が 1 に近いということです。

冷やすと下がる

温度を下げます。こんどはくっつく側、つまり熱を出す側へ寄るので、解離度は下がります。

図の帯が縮み、無色の粒が増えます。冷やすほど解離度は 0 に近づき、四酸化二窒素として残る割合が増えていきます。

解離度が温度でこれだけ動くので、逆に解離度を測れば温度でのつりあいの位置が分かります。気体の密度や平均分子量を測って解離度を出す実験は、この関係を使っています。分かれると分子の数が増えるぶん、同じ質量でも平均分子量が小さくなるからです。

狭めても下がる

温度はそのままにして、容器だけを狭めます。すると解離度は下がります。

こちらは熱の話ではありません。分子の数の話です。2 分子から 1 分子になる側へ寄るので、くっついたものが増え、分かれている割合が減ります。

解離度を動かせるのは温度と圧力の 2 つです。ただし、この 2 つは別のことをしています。温度は平衡定数そのものを変え、圧力は平衡定数を変えずに位置だけを動かします。同じ解離度の下がり方でも、中身が違います。

アンモニアの合成
シミュレーション止まっていないのに、変わらない狭めると、分子の数が減る側へ混ぜても、動くときと動かないときがある速さと平衡は、別のことを言っている分圧で作る平衡定数
二酸化窒素の二量化
シミュレーション温めると、熱を吸う側へ加えた変化を、和らげる向きへ何割が分かれているか
ヨウ化水素の生成
シミュレーションつりあうと、値が止まる始めの量を変えても、値は同じQ と K を比べれば、向きが分かる分子の数が変わらなければ、圧力は効かないつりあいの条件を、そのまま式にする
クロム酸と二クロム酸
シミュレーション加えると、反対側へ逃げる水は溶媒だから、式に出てこない