化学・反応速度・平衡/原理と探求
動的平衡と濃度変化の解説
動的平衡は反応が停止した状態ではなく、正反応と逆反応の速度が等しくなった状態です。 AとBの初期濃度・速度定数を決めて平衡に達した後、Aを追加してみてください。濃度の変化と2つの反応速度の変化を一緒に追いかけ、新しい平衡が作られるプロセスを読んでください。
どのような原理？
Aを入れると正反応がしばらく早くなり、Bが増えます。新しい平衡でも、2つの速度は同じで、濃度比はKに戻ります。
重要な関係
d[A]/dt = −kf[A]+kr[B] · K = kf/kr
観察してみよう
- A⇄BをRK4で60秒間計算します。正・逆反応速度バーが同じになるのか見てください。 A追加量を選んだら30秒に自動で入れます。
- 基準条件を実行してK=2とA平衡濃度約1/3mol/Lを記録します。
- A追加条件ボタンで30秒の濃度ジャンプと新しいバランスを見てください。追加前後Kは同じです。逆反応速度定数だけを変えた条件も記録します。
結果を読み解く
動的平衡の正しい意味は？
kf[A]=kr[B]のとき濃度が一定になります。 [B]/[A]=kf/kr=Kであり、濃度自体が同じである必要はありません。
モデルの仮定と限界
仮想A⇄B一次反応、一定体積・温度です。 A追加は体積変化のない瞬間濃度増加です。 RK4時間間隔は1/120秒です。 30秒は平衡に近い状態であり、有限時間の残差が残る。 Kはこのモデルの濃度比[B]/[A]であり、活動度・多重反応は省略します。