Higher Tier: 反応物を加えるか生成物を除去する
導入済み| English | 意味 |
|---|---|
| concentration disturbance/ˌkɒnsənˈtreɪʃn dɪˈstɜːbəns/ | 濃度攪動 |
| re-equilibration/riː ˌiːkwɪlɪˈbreɪʃn/ | 再平衡 |
この観察を説明する要因は何か？
- 上級者向け：生成物を除去することは、可逆系をより多く形成させる方向へ引きずり込むことができる。応答は除去された分を部分的に補填しますが、生成物の濃度が決して低下しなかったことを意味するものではない。
- まず予測を立てる。比較したい量や特徴を明記し、2つの説明を区別できる証拠は何かを決定せよ。
モデルを構築する
- 反応物または生成物の濃度を変更すると、平衡が乱される。反応物の濃度増加は純粋な正反応を促進し、加えられた反応物の一部を消費して平衡が戻られるまでより多くの生成物を形成する。生成物の濃度減少も正反応を促進する。生成物の増加は逆反応を促進し、反応物の除去はその反応物の逆合成を促進する。実際の平衡方程式を用いて各側を識別せよ。
- 濃度の乱：平衡時の反応物または生成物の濃度に対する加えられた変更；再平衡化：正反応と逆反応の速度が再び等しくなるまで調整されること。
一定温度で、A ⇌ B 系からBを取り除いた場合、どのような純応答が好まれるか。
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Bを取り除くとバランスが崩れ、系はAの一部をBに変換することで対抗する — 正方向が有利になる。反応は止まらず、取り除くことが discouraged（抑制・妨げられる）するのは逆方向である。
各専門用語を正確な意味と対応させよ。
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関連する物理量やプロセスを区別するために定義を使用せよ。
これを検証できる証拠を選ぶ
- 即座に加えられた変更と、それに対する応答を分離する。生成物が除去された場合、まずその量が低下する；その後の純粋な正反応による変化は、その低下した値から上昇させ、必ずしも元のレベルを復元するわけではない。新しい平衡では、両方向の反応が再び等しい速度で行われる。プロットは、変更された種における急激なジャンプに続き、より緩やかな調整を示すことがあり、他の種が同じ即座のジャンプを持つ必要はない。
- 明記された固定温度と適切な混合モデルを用いた、元の架空の粒子または濃度データを使用する。直接変更された種を特定し、次に、それを消費するか代替するかする方向を予測せよ。実際の溶液混合では量だけでなく体積も変化するため、濃度の比較にはその情報が必要である。単純な1対1の粒子モデルは説明のための補助手段であり、数値的な平衡定数の手法ではない。
この場合、調査やモデルをより妥当にする2つの習慣は何か。
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条件や仮定を明記することで他者が正確に再現でき、根拠となる証拠を記録することで結論を検証できます。相反する結果を隠すと、誤った結論を疑う証拠を失いますし、単一の測定でより広い主張を成立させることはできません。
既知の量から始める
- 既知の値と単位を明記する。このケースに適応する仮定を持つ関係式を選び、代入前に変形する。
- 既知：A ⇌ B は、初期に40個のA粒子と60個のB粒子で始まる。20個のBを直ちに除去すると、40個のAと40個のBが残る。 subsequentな応答により純粋に8個のAがBに変換され、提示された新しい平衡において32個のAと48個のBが生成される。除去後、Bは8個増加したが、元の60に対してまだ12個低いままとなる。物質の除去は加えられた乱であり、 subsequentな変換は残りの合計80を保存する。
Aが75個のB粒子を有するモデルを提供し、25個を取り除いた後、調整中に正味で12個増加した。最終的なBの数を求めよ。同じ手順を用いる：既知の数値 → モデル → 関係式 → 代入 → 単位と解釈。
提供されたモデルには 75 のB粒子があり、25 を除去した後に調整中に正味で 12 増える。最終的なBの数を求めよ。
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結果は 62 個の粒子である。既知：75 個の B 粒子；25 を取り除き、50 を残す；調整中にさらに net（純）で 12 個生成される。最終的な B の数 = 75 - 25 + 12 = 62 個の粒子。応答は取り除かれた分の一部だけを補う。
結論とその限界を確認する
- 生成物の除去操作そのものが直ちに生成物濃度を上昇させると主張してはならない。平衡の正方向への移動は、必ずしも最終的な生成物量が除去前より多くなることを意味しない。無関係な物質を追加することは、自動的に反応物を追加することと同じではない。この全セクションはハイアーズのみであり、暗記されたK計算ではなく、定性的解釈が必要である。
- 元の観察に戻り、結果が何を裏付けているか、どのような条件を前提としているかを説明し、対立する説明を検証する方法を一つ示す。
生成物を除去すると、その量は減らない。この主張は誤りである: 生成物を除去すると即座にその量が低下する。その後、正反応へのシフトによって損失の一部だけが回復する。最終的な生成物量は元の値を下回ったままであり、攪乱は否定されるのではなく、単に対抗されるだけである。
ハイアーズ：反応物添加または生成物除去：即座に課された変化とそれに対する応答を分離せよ。生成物が除去されれば、その量はまず低下します。その後、正方向への変化が生じ、 lowered value（低い値）から上昇しますが、必ずしも元のレベルまで回復するとは限りません。新しい平衡状態では、再び両方向の反応速度が等しくなります。プロットでは、変化した種に急激なジャンプが続いてゆっくりとした調整が見られることがありますが、他の種が同じような即座のジャンプをする必要はありません。
生成物を除去することは、その量が決して減少しないことを意味する。
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生成物を取り除くことでその量は直ちに減少する；正方向へのシフトによってその損失の一部分だけが回復される。最終的な生成物の量は元の値を下回ったままとなる — 攪乱は対抗されるが、反転されることはない。
平衡における反応物または生成物の濃度に対する強制変化：技術用語を記せ。
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濃度の攪乱とは、平衡における反応物または生成物の濃度に対する強制変化を指す。