圧平衡定数

概要

「圧平衡定数」とは、平衡状態で各物質の分圧の比率を表した定数のこと。たとえば、可逆反応に対して圧平衡定数は、それぞれの分圧を、、とすると、

のように定義され、平衡状態では温度が一定なら常に一定の値になります。「(濃度)平衡定数」の圧力バージョンですね(*補足1)。一般に、可逆反応（は係数）に対して平衡定数は温度のみに依存する定数として、

で定義されます。ただし、、、はA〜Dそれぞれの分圧で、圧平衡定数の単位はです。基本的な扱いは(濃度)平衡定数と同じです。

詳細

「(濃度)平衡定数」で説明した通り、平衡状態では正反応と逆反応の速度がつりあうことから平衡定数が定義されます。たとえばに対しては以下です。

ここで気体の状態方程式より、各気体の物質量を、、とすると、

が成り立ち、、、に注意すると、

となります。これらを平衡定数に代入して、

最後にとおくと、

となります。温度が一定なら平衡定数は一定なので、も一定になります。つまり、温度が一定であれば圧平衡定数は一定の値になります。もちろん温度が一定でも非平衡状態ならはいろいろな値を取りますが、同じ温度であればいつもが同じ値になるように反応が進んで平衡状態に落ち着きます。

補足

• 濃度も圧力も、空間中の分子の密度的な雰囲気の値なので、濃度を圧力に置き換えても平衡定数が定義できるイメージです。