反応商 Q と平衡定数 K(Q < K なら右へ・Q > K なら左へ・つりあいは Q = K)

同じ式を、途中の濃度で作る

平衡定数 K は、つりあったときの濃度で作った分数でした。ここでは、まだつりあっていない濃度で、まったく同じ形の分数を作ります。これを反応商といい、Q と書きます。

式は K と 1 文字も変わりません。違うのは入れる濃度だけです。つりあっていないので、Q の値は時間とともに動きます。

図の右下に Q を出しました。反応が進むにつれて動き、つりあったところで止まります。止まった先は、いつでも K です。

Q が K より小さいとき

水素とヨウ素だけを入れた瞬間、ヨウ化水素は 0 です。分子が 0 なので Q も 0 で、K より小さい状態から始まります。

このとき反応は右へ進みます。Q を大きくする向き、つまり右辺を増やす向きです。Q が K に追いつくまで進み、追いついたところで止まります。

Q < K なら右へ、と覚えるより、Q が K に近づく向きへ進む、と考えるほうが確かです。大小をひっくり返して覚え間違えることがありません。

Q が K より大きいとき

こんどはヨウ化水素を多く入れて始めます。分子が大きく分母が小さいので、Q は K よりずっと大きい値から始まります。

このとき反応は左へ進みます。ヨウ化水素が分かれて水素とヨウ素になり、Q は下がっていきます。そして K まで下りたところで止まります。

反応式に書かれた向きが「正しい向き」なのではありません。どちらへ進むかを決めているのは、いまの濃度と K の関係だけです。

Q = K が、つりあい

左辺だけから来ても、右辺だけから来ても、着く先は同じところです。図の 2 つの容器は、来た道が正反対なのに中身がそろっています。

そこでは Q が K に等しくなっています。つりあいの定義は、速さの帯がそろうことでしたが、Q = K と書いても同じことです。

問題を解くときは、この比べ方が道具になります。いまの濃度から Q を計算して K と比べれば、これからどちらへ進むかが計算だけで分かります。実際に反応させて確かめる必要はありません。

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