化学的安定性

化学において、化学的安定性とは、化学システム、特に化学化合物またはポリマーの熱力学的安定性を指します。^{[ 1 ]}口語的には、動的持続性、準安定物質またはシステムの保存期間、つまり、それが劣化し始めるまでの時間スケールを指す場合もあります。

熱力学的安定性とは、系が最も低いエネルギー状態にあるとき、あるいは周囲環境と化学平衡状態にあるときに生じる状態である。これは、個々の原子や分子が形態を変化させるものの、特定の形態における総数は保存される動的平衡である場合もある。この種の化学熱力学的平衡は、系が変化しない限り永続的に維持される。化学系では、物質の相変化や一連の化学反応が起こる可能性がある。

状態Aから状態Bへの変化におけるギブズ自由エネルギーが正の値である場合、状態Aは状態Bよりも熱力学的に安定であると言われる。

熱力学的安定性は特定の系に適用される。化学物質の反応性とは、様々な化学系においてその物質がどのように反応するか、また、特定の系においてそのような反応がどのくらいの速さで進行するかを示すものである。

化学物質や状態は、たとえ最低エネルギー状態になくても、準安定性（あまり乱されなければ安定な状態）を経験すれば、無期限に存続することができます。物質（または状態）は、比較的ゆっくりと変化する場合（したがって熱力学的平衡状態にはないが、それでも観測される場合）、「速度論的に持続的」とも呼ばれます。準安定種や速度論的に持続的な種やシステムは、化学において真に安定であるとは考えられていません。したがって、化学者は「化学的に安定」という用語を「反応しない」の同義語として使用すべきではありません。なぜなら、それは熱力学的概念と速度論的概念を混同するからです。一方、化学的に非常に不安定な種は、高い速度で発熱性の単モル分解を起こす傾向があります。したがって、高い化学的不安定性は、時に高い速度での単モル分解と並行することがあります。^{[ 2 ]}

日常会話や材料科学の分野では、化学物質が「安定」であるとは、環境中や通常の使用において特に反応性が高くなく、期待される使用期間にわたってその有用な特性を維持する場合を指します。具体的には、空気、水分、熱が存在する環境下、および想定される使用条件下で有用性が維持されることを意味します。この意味で、想定される使用条件下または通常の環境条件下で腐食、分解、重合、燃焼、爆発する可能性がある物質は、「不安定」であると言えます。