平衡定数
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テンプレート:出典の明記 平衡定数（へいこうていすう、テンプレート:Lang-en-short[1]）は、化学反応の平衡状態を、物質の存在比で表したもの[2]。通例 K で表され、
- <math>a\mathrm{A} + b\mathrm{B} + c\mathrm{C} + d\mathrm{D} + \cdots ~ \rightleftharpoons ~ \alpha \mathrm{AB} + \beta \mathrm{CD} + \gamma \mathrm{EF}+ \cdots</math>
という反応では、
- <math>K = \frac {[\mathrm{AB}]^\alpha[\mathrm{CD}]^\beta[\mathrm{EF}]^\gamma\cdots}{[\mathrm{A}]^a[\mathrm{B}]^b[\mathrm{C}]^c[\mathrm{D}]^d\cdots}</math>
である。この定義式は、平衡状態における化学ポテンシャルのつりあいから導かれる[3]。
物質の存在比は、分圧、フガシティーや濃度、モル分率などで表される。最も広く用いられているのは、分圧を用いた平衡定数で、圧平衡定数 K P と表されるテンプレート:Refnest。K P は、ギブス自由エネルギーとの間で次の式を満たす。
- <math>\Delta G = -RT\ln K_\mathrm{P}\,.</math>
ここで、G はギブス自由エネルギー、R は気体定数を示す。
平衡定数は物質の存在比を表す量なので、その単位は無次元である。例えば理想気体の化学反応の場合、<math>a\mathrm{A} + b\mathrm{B} \rightharpoonup c\mathrm{C} + d\mathrm{D}</math> という反応を考えると、その圧平衡定数は、
- <math>K_\mathrm{P} = \left(\frac{P_\mathrm{C}}{P_0}\right)^c \left(\frac{P_\mathrm{D}}{P_0}\right)^d \left(\frac{P_\mathrm{A}}{P_0}\right)^{-a} \left(\frac{P_\mathrm{B}}{P_0}\right)^{-b} </math>
となり、無次元量になっている。
