生体における化学反応は約37 ℃で進行するが、化学反応は温度の影響をうけるため熱力学パラメーターの温度依存性を知ることは…
薬学理論問題（物理） 第98問
生体における化学反応は約37 ℃で進行するが、化学反応は温度の影響をうけるため熱力学パラメーターの温度依存性を知ることは重要なことである。圧力一定条件下での温度T と熱力学パラメータ（ΔᵣG°、ΔᵣH°、TΔᵣS°）の関係が図のようになる化学反応に関する記述のうち、正しいのはどれか。2つ選べ。ただし、ΔᵣG°、ΔᵣH°、ΔᵣS°は、それぞれ標準反応ギブズエネルギー、標準反応エンタルピー、標準反応エントロピーを表す。
- (1)この化学反応は、発熱反応である。
- (2)温度T₁ での平衡定数は、温度T₂ での平衡定数よりも小さい。
- (3)温度がT₂ より高温側での平衡定数は、1 より小さい。
- (4)温度がT₂ より低温側では、この反応はエントロピー駆動となる。
- (5)温度がT₂ よりも低温側では、反応の進む向きは反応物と生成物の初期濃度に依存しない。
正答 (1)(3)
正答は (1)と(3)。グラフで ΔᵣH° が負なので発熱反応で、T₂ より高温では ΔᵣG° が正なので平衡定数は1より小さくなります。
ΔᵣG° ＝ ΔᵣH° － TΔᵣS° と ΔᵣG° ＝ －RT ln K の関係から読みます。
ΔᵣH°：温度によらず負 → 発熱反応
TΔᵣS°：負で、温度とともに小さくなる → ΔᵣS° は負
ΔᵣG°：T₂ で0、それより低温で負、高温で正
【ほかの選択肢】
(2) T₁ では ΔᵣG° が T₂（0）より負に大きいので、K は T₁ のほうが大きい 誤り
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(4) T₂ より低温では、ΔᵣH° が負で反応を進め、ΔᵣS° は負で不利にはたらく。反応はエンタルピー駆動 誤り
(5) 反応の進む向きは、反応商 Q と K の大小（ΔᵣG ＝ ΔᵣG° ＋ RT ln Q）で決まるので、初期濃度によって変わる 誤り
出典：第106回 薬剤師国家試験 問98（厚生労働省 公表）出典元ページ
最終更新日
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