質問: 成分(ギブスの相律 自由度F=成分数c-相数p+2のcです)の数え方がよく分かりません。 例えば以下のようなものです。 NH4Cl(s)→←NH3(g)+HCl(g) CaCO3(s)→←CaO(s)+CO2(g) →←は平衡反応ということです。 上のほうはNH4Cl(s)を指定すれば量論比でNH3(g)とHCl(g)は決定されるため1成分と教科書に書いてあります。 しかし下のほうはCaO(s)とCO2(g)の2成分であると書いてあります。 自分は上のようにCaCO3(s)だけを指定すれば量論比でCaO(s)とCO2(g)は決定されるので1成分だと思ったのですが・・・。 どなたか教えていただけないでしょうか。よろしくお願いいたします。
回答: 質問者さんの書かれた成分数は、独立成分数で、数え上げた化学種の総数から、それらの間で成立する化学平衡の数を引いたものになることはお習いになったと思います。 塩化アンモニウムとアンモニア、塩素の場合、成分数が3で平衡式が1つですから、独立成分の数が2となるはずです。その結果、自由度が2となります。相律で考えるのは示強変数ですから、たとえば温度をある値に選んだとします。そして他の示強変数、例えば、アンモニアの気相モル分率x(この時塩酸の気相モル分率は1-x)を決めてアンモニアと塩酸を容器に入れたとします。設定温度の平衡になり、3成分系になり、その割合は平衡定数で決まるところに落ち着きます。気相モル比は投入のモル比からずれますが、気相モル分率も温度以外に変化が可能となります。 同様に炭酸カルシウムと酸化カルシウム、炭酸ガスの例でも成分数が3で平衡式が1つですから独立成分数2となり、自由度が2になると思います。