
【化】 standard equilibrium constant
标准平衡常数(Standard Equilibrium Constant)是热力学中用于量化化学反应平衡状态的核心参数,其英文对应表述为"standard equilibrium constant",国际通用符号标记为K或K°。该常数通过标准吉布斯自由能变(ΔG°)与反应体系的热力学性质直接关联,数学表达式为: $$ ΔG° = -RT ln K° $$ 其中R为理想气体常数(8.314 J/(mol·K)),T为开尔文温度。根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)定义,标准平衡常数的计算必须基于所有反应物和生成物处于标准态(压力100 kPa,浓度1 mol/L)的条件,这使其区别于实验测定的浓度平衡常数。
在应用层面,标准平衡常数主要服务于三个领域:① 预测化学反应方向(当反应商Q与K°的比值决定过程自发方向);② 工业催化剂设计(通过平衡常数优化合成氨等工艺条件);③ 环境化学建模(如大气中臭氧形成与分解的定量分析)。需要特别注意的是,标准平衡常数使用活度而非实际浓度进行计算,这体现了热力学严格性,但也导致其与实验室测量的表观平衡常数存在系统偏差。
权威参考文献包括《物理化学》第11版(Peter Atkins著)中第七章"化学平衡"的系统论述,以及IUPAC官方网站发布的《化学术语纲要》(Gold Book)对标准态定义的官方解释。美国化学会(ACS)期刊《化学评论》近年发表的"现代平衡热力学研究进展"也为此概念提供了前沿视角。
标准平衡常数(通常用 ( K^circ ) 表示)是热力学中描述化学反应在标准状态下达到平衡时各物质相对活度(或有效浓度)关系的常数。以下是其核心要点:
对于一般反应:
[ atext{A} + btext{B} rightleftharpoons ctext{C} + dtext{D} ]
标准平衡常数的表达式为:
[
K^circ = frac{(a{text{C}}^c cdot a{text{D}}^d)}{(a{text{A}}^a cdot a{text{B}}^b)}
]
其中,( a_i ) 为物质i的活度:
示例:合成氨反应 ( text{N}_2 + 3text{H}_2 rightleftharpoons 2text{NH}3 ) 的标准平衡常数表达式为:
[
K^circ = frac{(P{text{NH}3}/P^circ)}{(P{text{N}2}/P^circ) cdot (P{text{H}2}/P^circ)}
]
简化后为:
[
K^circ = frac{P{text{NH}3}}{P{text{N}2} cdot P{text{H}_2}} cdot (P^circ)^{2}
]
(因标准压力 ( P^circ = 100 , text{kPa} ),需注意单位统一)。
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