第13章化学平衡の基本概念

Introductionはじめに

Learning Objectives学習目標

Chemical Equilibria
化学平衡
Equilibrium Constants
平衡定数
Shifting Equilibria: Le Châtelier’s Principle
平衡の移動：ルシャトリエの原理
Equilibrium Calculations
平衡の計算

図の左上には黄褐色の正方形が3個、右下には同じ正方形が2個、横に並ぶ。各正方形の中心に黒い点がある。一つの正方形には「CO₂」とあり、右上から左下へ正方形の間を通る赤い管状の構造と両向き矢印で結ばれる。矢印には「血漿に溶けたCO₂」とある。赤い管の中には丸い赤色の形が二つあり、上のものは「赤血球によって運ばれるCO₂」とされる。正方形と赤い管の間は水色に塗られる。上側の別の正方形にも「CO₂」とあり、赤い管内の式「CO₂＋H₂O → H₂CO₃ → HCO₃⁻＋H⁺」へ両向き矢印が伸びる。式中のHCO₃⁻はさらに、赤い管の内部空間へ両向き矢印で結ばれ、「炭酸として血漿に溶けたHCO₃⁻」と表示される。 — Figure 13.1図 13.1
Transport of carbon dioxide in the body involves several reversible chemical reactions, including hydrolysis and acid ionization (among others).
英語のヒント
体内での二酸化炭素の輸送には、加水分解や酸の電離など、いくつかの可逆的な化学反応が関わる。

Imagine a beach populated with sunbathers and swimmers. As those basking in the sun get too hot, they enter the surf to swim and cool off. As the swimmers tire, they return to the beach to rest. If the rate at which sunbathers enter the surf were to equal the rate at which swimmers return to the sand, then the numbers (though not the identities) of sunbathers and swimmers would remain constant. This scenario illustrates a dynamic phenomenon known as equilibrium, in which opposing processes occur at equal rates. Chemical and physical processes are subject to this phenomenon; these processes are at equilibrium when the forward and reverse reaction rates are equal. Equilibrium systems are pervasive in nature; the various reactions involving carbon dioxide dissolved in blood are examples (see Figure 13.1). This chapter provides a thorough introduction to the essential aspects of chemical equilibria.

英語のヒント

日光浴をする人と泳ぐ人でにぎわう海岸を思い浮かべよう。日光浴で暑くなりすぎると、人々は海に入って泳ぎ、体を冷やす。泳いで疲れると、浜辺に戻って休む。もし日光浴をする人が海に入る速さと、泳ぐ人が浜へ戻る速さが等しくなれば、日光浴をする人数と泳ぐ人数は一定になる。ただし、同じ人がそこにとどまるわけではない。この状況は、互いに逆向きの過程が等しい速さで起こる、平衡という動的な現象を示している。化学的・物理的な過程にもこの現象が見られ、正反応と逆反応の速さが等しいとき、その過程は平衡にある。自然界には平衡系が広く存在する。血液に溶けた二酸化炭素が関わるさまざまな反応も、その例である（図13.1参照）。本章では、化学平衡の基本的な側面を詳しく学ぶ。