平衡定数(Kc)とは?
可逆反応が平衡状態にあるとき、平衡定数Kcは反応物の濃度に対する生成物の濃度の比を表します。このとき、各濃度はその化学量論係数を指数として累乗します。Kcが大きいほど平衡状態で生成物が優勢であることを示し、Kcが小さいほど反応物が優勢であることを示します。Kcは標準濃度を基準として定義されるため、無次元量として扱われます。
この計算ツールの使い方
平衡状態における各生成物・反応物のモル濃度(mol/L)と、化学反応式を釣り合わせたときの係数を入力してください。本ツールは生成物・反応物それぞれ最大2種類まで対応しています。反応に関わる物質が1種類だけの場合は、2つ目の欄を空欄(または0)のままにしてください。入力すると、生成物の項、反応物の項、そしてその比であるKcが自動的に計算されます。
計算式の解説
一般的な反応 \(a\text{A} + b\text{B} \leftrightarrow c\text{C} + d\text{D}\) の場合、平衡定数は次のように表されます。
$$K_c = \frac{[\text{C}]^{c} \cdot [\text{D}]^{d}}{[\text{A}]^{a} \cdot [\text{B}]^{b}}$$
計算に含まれるのは、溶液と同じ相(水溶液または気体)にある物質のみです。純粋な固体や液体は除外されます。任意の2つ目の物質を計算から外したい場合は、係数を0にしてください。
計算例
反応 \(2\text{A} \leftrightarrow \text{B}\) を考えます。平衡時に \([\text{A}] = 0.2 \ \text{mol/L}\)、\([\text{B}] = 0.5 \ \text{mol/L}\) だとします。分子は \([\text{B}]^{1} = 0.5\) です。分母は \([\text{A}]^{2} = 0.2^2 = 0.04\) となります。したがって、$$K_c = \frac{0.5}{0.04} = 12.5$$ となります。
よくある質問(FAQ)
KcとKpの違いは何ですか? Kcはモル濃度を用いるのに対し、Kpは気相反応における分圧を用います。
Kcには単位がありますか? 慣例上、Kcは無次元量として扱われます。これは濃度が標準状態である1 mol/Lを基準に表されるためです。
Kcが1より大きい場合は何を意味しますか? 正反応が有利であり、平衡状態で生成物が優勢であることを示します。