[化學]平衡常數

平衡常數在舊制國編版時，是與速率常數一同教學。
這也是當然的，因為速率常數與平衡常數的確相關，只是在高中時完全都沒有提到。

首先，平衡常數在高中課程是由實驗數據推論而得，由某位科學家意外發現到平衡後的濃度，以係數為次方相除，竟然可以得到固定的常數。但是這真的是一場意外嗎？雖然科學很多都是意外所產生的，但是意外所產生的原理才是其重點，再次聲明，高中課程並未提及。

再來，平衡的方向與平衡的結果完全無關，意思是說會達到平衡，不論從哪一個反應方向都會達成。因此課程前可以先提到：「不論是你拿給你媽媽成績單，還是你媽媽自己拿到成績單，下場都一樣慘。」
同學，我知道你要問什麼。
『如果我就是不拿給我媽，這樣算是什麼反應？』
「問得好！這表示反應終止，緊接著你的零用金終止…」

之後，要解說化學平衡與反應速率的差異性。
化學平衡代表的是「最終結果」，因此可稱為能量的趨勢，為熱力學的問題。
而化學平衡代表的則是「反應快慢」，簡單來說是是否可以在有生之年看得到反應發生，為動力學的問題。
兩者各司其職，例：鑽石與石墨兩者，鑽石在自然界較稀有，石墨較豐富，因此推測石墨較為穩定，鑽石較不穩定(這是熱力學部分)；但是鑽石絕對不會在常溫常壓下變為石墨(這是動力學問題)。

《補充》熱力學狀態函數(T、V、P、S)：
T(temperature)溫度：表示分子動能的定量值，絕對溫度為零度時，則表示分子動能為零。
V(volumn)體積：分子所佔有的體積，固體及液體有固定體積，而氣體一般則以容器體積為主。
P(pressure)壓力：物理上的定義為F/A，意思是說單位面積上所施加的力量。
S(entropy)熵：是一種測量在動力學方面不能做功的能量總數，熵的變化僅僅取決於初始與終結狀態。
但較為常使用的方面則為計算一個系統中的混亂程度，混亂程度傾向於增加的觀念被許多人接受，但容易引起一些錯誤認識，最主要的是必須明白ΔS ≥ 0 只能用於「孤立」系統。

《補充》熱力學能量參數(H、E(U)、A(F)、G)：

E(internal energy，U)內能：
內能是物體除去宏觀上的動能和勢能後各種能量的總和。一般來說，物體的內能代表了物體微觀上的能量形式，比如說物體內部各個微觀部分（原子、分子或離子等等）進行熱運動的動能和勢能的總和，符號是 U 或者 E，國際單位是焦耳。

物體的內能的絕對值是無法計算的，應用中計算的只是內能的變化量。熱力學第一定律指出，指定物體的內能的變化量等於外界對它作的功 W 和外界傳遞給它的熱量 Q 的總和。
dU = δW + δQ
H(enthalpy)焓：
焓包含內能以及體積溫度變化值。H = U + pV
其中H表示焓，U表示內能。



A(Helmholtz free energy)亥姆霍茲自由能：
在熱力學當中，自由能指的是在某一個熱力學過程中，系統減少的內能中可以轉化為對外作功的部分，它衡量的是：在一個特定的熱力學過程中，系統可對外輸出的「有用能量」。
亥姆霍茲自由能定義在可逆等溫過程中，因為和正則系綜的配分函數相聯繫，在物理學中最為常用。
A = U − TS
G(Gibbs free energy)吉布士自由能：
吉布斯自由能定義在等溫等壓過程中，在化學中常用。
G = U − TS + pV = H − TS
△G > 0，表示唯有對系統施加能量，才能改變系統的平衡位置。
△G < 0，則表示系統會自動發生。(Spontaneous)