反応工学 平衡転化率


(ここでは概説のみ 詳しくは物理化学の教科書を参照)

反応混合物のギブスエネルギー G [J] を反応進行度ξ [mol] で微分したのが反応ギブスエネルギー (dG/dξ)で,これは標準(1 bar)反応ギブスエネルギー:

となる。これが反応の平衡定数を求める式となる。 普通 反応進行度ξ に対する G の変化は下図のように最小値を持ち,その点が平衡なので,これにもとづく平衡定数計算を「自由エネルギー最小化法」という。

例えばアンモニア生成反応でギブスエネルギー G [J]の反応進行度 ξ に対する変化を示したのが下図であり,(dG/dξ)=0 すなわち自由エニルギー最小はξ= 0.336で成り立っている。

実際の計算では標準温度における標準反応ギブスエネルギー からある温度 T における標準反応ギブスエネルギー を計算する必要がある。それにはギブス−ヘルムホルツの式:

を積分した次式により計算する。(具体的にはExcelの項を参照)