
【化】 standard equilibrium constant
标準平衡常數(Standard Equilibrium Constant)是熱力學中用于量化化學反應平衡狀态的核心參數,其英文對應表述為"standard equilibrium constant",國際通用符號标記為K或K°。該常數通過标準吉布斯自由能變(ΔG°)與反應體系的熱力學性質直接關聯,數學表達式為: $$ ΔG° = -RT ln K° $$ 其中R為理想氣體常數(8.314 J/(mol·K)),T為開爾文溫度。根據國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)定義,标準平衡常數的計算必須基于所有反應物和生成物處于标準态(壓力100 kPa,濃度1 mol/L)的條件,這使其區别于實驗測定的濃度平衡常數。
在應用層面,标準平衡常數主要服務于三個領域:① 預測化學反應方向(當反應商Q與K°的比值決定過程自發方向);② 工業催化劑設計(通過平衡常數優化合成氨等工藝條件);③ 環境化學建模(如大氣中臭氧形成與分解的定量分析)。需要特别注意的是,标準平衡常數使用活度而非實際濃度進行計算,這體現了熱力學嚴格性,但也導緻其與實驗室測量的表觀平衡常數存在系統偏差。
權威參考文獻包括《物理化學》第11版(Peter Atkins著)中第七章"化學平衡"的系統論述,以及IUPAC官方網站發布的《化學術語綱要》(Gold Book)對标準态定義的官方解釋。美國化學會(ACS)期刊《化學評論》近年發表的"現代平衡熱力學研究進展"也為此概念提供了前沿視角。
标準平衡常數(通常用 ( K^circ ) 表示)是熱力學中描述化學反應在标準狀态下達到平衡時各物質相對活度(或有效濃度)關系的常數。以下是其核心要點:
對于一般反應:
[ atext{A} + btext{B} rightleftharpoons ctext{C} + dtext{D} ]
标準平衡常數的表達式為:
[
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 ) 為物質i的活度:
示例:合成氨反應 ( text{N}_2 + 3text{H}_2 rightleftharpoons 2text{NH}3 ) 的标準平衡常數表達式為:
[
K^circ = frac{(P{text{NH}3}/P^circ)}{(P{text{N}2}/P^circ) cdot (P{text{H}2}/P^circ)}
]
簡化後為:
[
K^circ = frac{P{text{NH}3}}{P{text{N}2} cdot P{text{H}_2}} cdot (P^circ)^{2}
]
(因标準壓力 ( P^circ = 100 , text{kPa} ),需注意單位統一)。
【别人正在浏覽】