しつりょうさよう‐の‐ほうそく〔シツリヤウサヨウ‐ハフソク〕【質量作用の法則】
質量作用の法則
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2020/06/26 07:27 UTC 版)
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- 化学における質量作用の法則 → 質量作用の法則 (化学)
- 半導体工学における質量作用の法則 → 質量作用の法則 (半導体)
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質量作用の法則
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2020/01/10 00:47 UTC 版)
「質量作用の法則 (半導体)」の記事における「質量作用の法則」の解説
上述のキャリア濃度の式を用いると、質量作用の法則は次のように書ける。 n p = N c N v exp ( − E g k T ) = n i 2 {\displaystyle np=N_{c}N_{v}{\text{ exp}}\left(-{\frac {E_{g}}{kT}}\right)=n_{i}^{2}} ここでEgはバンドギャップエネルギーEg = Ec − Evである。
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質量作用の法則（化学平衡の法則）
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/03/23 08:57 UTC 版)
「反応速度論」の記事における「質量作用の法則（化学平衡の法則）」の解説
1864年、ノルウェーのグルベルグ（英語版）とP・ボーゲは、反応速度について理論構築を試みた。化学反応が物質間のある種の親和力により引き起こされ、その親和力は反応する分子の周囲にある物質量に比例するとして反応速度を定式化して、化学平衡の関係式を導いた。 反応式 p A + q B + ⋯ ⟶ r X + s Y + ⋯ {\displaystyle p{\rm {A}}+q{\rm {B}}+\cdots \longrightarrow r{\rm {X}}+s{\rm {Y}}+\cdots } において反応速度（正反応をv 、逆反応をv' とする）はモル濃度 [A], ... のべき関数で表され v = k [ A ] p [ B ] q ⋯ {\displaystyle v=k[{\rm {A}}]^{p}[{\rm {B}}]^{q}\cdots } v ′ = k ′ [ X ] r [ Y ] s ⋯ {\displaystyle v'=k'[{\rm {X}}]^{r}[{\rm {Y}}]^{s}\cdots } となる。平衡状態においては正反応と逆反応の速度は一致する（v = v' ）ので、次が成り立つ： K = k k ′ = [ X ] r [ Y ] s ⋯ [ A ] p [ B ] q ⋯ {\displaystyle K={\frac {k}{k'}}={\frac {[{\rm {X}}]^{r}[{\rm {Y}}]^{s}\cdots }{[{\rm {A}}]^{p}[{\rm {B}}]^{q}\cdots }}} グルベルグとボーゲは、化学平衡式とその基となる反応速度式が物質量のみで決定付けられることからこの関係を質量作用の法則（しつりょうさようのほうそく、en:Law of mass action）と呼んだ。ただしこの法則の和名は「mass」の誤訳であることが知られており、近年では化学平衡の法則への名称変更が提唱されている。 なお、質量作用の法則における化学平衡式は常に成立するものの、導出に用いた反応速度式自体は複合反応の場合や高い濃度においては乖離を示した。それは複合反応は多段階で進行するのでグルベルグとボーゲの仮定が成立せず、単純反応の場合であっても反応速度式の濃度項は実際には熱力学的影響を考慮した活動度（活量）で補正する必要がある為である。一方、化学平衡式は熱力学の化学ポテンシャルから導出された式も質量作用の法則に基づいた式も同一の式となるので常に成立する。これは後にファント・ホッフにより熱力学の観点から厳密に証明された。 実際には、グルベルグとボーゲが仮定したように化学量論係数（p ,q , ...）と速度式のべき係数とは必ずしも一致しないが、巨視的現象としては一般に反応速度は物質量（またはモル濃度）のべき関数で表現される。
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