化学平衡において反応に関与する物質の量の間に成り立つ一般的な関係で,化学平衡の法則とも呼ばれている。物質A(amol),B(bmol),……が反応して,M(mmol),N(nmol),……を生成する次のような反応
aA+bB+……⇄mM+nN+……
が化学平衡に達したとき,各物質i(i=A,B,……)の濃度Ciの間に次の関係が成り立つ。
ここでKは温度,圧力に依存するが,濃度にはよらず,平衡定数と呼ばれる。化学平衡において一般に成り立つこの関係(1)を質量作用の法則という。この関係は,1867年ノルウェーのC.M.グルベルグとP.ボーゲにより,正反応および逆反応の速度がそれぞれ,
v=kCAaCBb…… ……(2)
v′=k′CMmCNn…… ……(3)
で与えられ,正反応と逆反応の速度が等しくなったとき化学平衡に到達するとして導かれた。彼らは濃度に相当する量を活性質量と呼んだ。その後,彼らが用いた反応速度式(2),(3)は一般的には成り立たないことが明らかになったが,(1)の関係がつねに成り立つことは熱力学により証明された。(1)式でより厳密には濃度の代りに活動度(活量)が用いられる。活動度は物質の活性を表す熱力学的濃度とみなされる量で,十分希薄な溶液では活動度は濃度に等しい。
→化学平衡
執筆者:妹尾 学
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化学反応に関与する物質の質量(濃度)が、その平衡にどのように作用するかを示す法則。1864年ノルウェーのC・M・グルベルとP・ボーゲが提出した、もっとも重要な化学法則の一つ。たとえば、均一系の次の可逆反応
aA+bB+cC+……
lL+mM+nN+……
が平衡に達したときには、それらの濃度([ ]で示す)の間には、
で、この比が一定値になるという関係が成り立つ。Kは温度が一定ならば各成分の濃度には依存しない一定値で(濃度)平衡定数という。反応系が気体の場合には、濃度のかわりに分圧を用いるとまったく同じような式で表され、そのKを(圧)平衡定数という。厳密には、各成分の活動度の比をとったときにKが一定値になる。グルベルとボーゲは、反応速度の研究からこの関係をみいだしたが、理想溶液・理想気体について、熱力学、統計力学から理論的に証明される。
[戸田源治郎]
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均一系における化学反応の速度は,反応物質の濃度の積に比例するという法則.C.M. Guldberg(グルベル)とP. Waage(ウォーゲ)(1867年)により見いだされた.この法則は必ずしも一般的には正しくないが,多くの化学反応で成り立つ.とくに可逆反応,
の平衡状態で正反応と逆反応の反応速度を等しいとすれば,
kcAcB = k′ cCcD
(kおよびk′は速度定数)となる.したがって,
(Kは平衡定数)となり,平衡定数を与える式が導かれる.この式を質量作用の法則とよぶことも多い.
出典 森北出版「化学辞典(第2版)」化学辞典 第2版について 情報
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…
[化学親和力の意味]
グルベルグ,ボーゲの考えにはニュートンの力学の影響がみられ,化学親和力も一種の力と考えられ,化学反応が起こるためには反応体が相互に力の及ぶ範囲にまで接近することが必要であり,活性質量とはこの力の及ぶ範囲(作用球)にある量で,濃度にほぼ対応する。この考えは質量作用の法則として定式化され,J.H.ファント・ホフによって精密化され現在に至っている。 これらの努力にもかかわらず,化学親和力の本性はなお十分には理解されなかった。…
…これを平衡定数という。この関係は〈質量作用の法則〉と呼ばれ,1864年C.M.グルベルグとP.ボーゲにより反応速度に基づく考察から提出され,J.H.ファント・ホフにより一般化され,熱力学に基づいて証明された。熱力学第2法則によれば,定温・定圧で反応系のギブズの自由エネルギーが減少する方向に反応が進む。…
…このとき,反応に関与する各物質の平衡濃度の間に次の関係が成り立つはずである。この関係を質量作用の法則という。
[反応速度式]
一般に,次の化学反応式 aA+bB+……⇄mM+nN+……で与えられる化学反応の右向きの反応速度vは,多くの場合,の形に表される。…
※「質量作用の法則」について言及している用語解説の一部を掲載しています。
出典|株式会社平凡社「世界大百科事典(旧版)」
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