重要なポイント
反応速度論は、反応がどれだけ速く進むかを扱う。速度式は速度定数 k を通して速度と濃度を結び、反応次数が濃度の時間変化を決める。
- 速度式は 速度 = k[A]ⁿ で、次数 n は係数からではなく実験から求める。
- 1 次反応では ln[A] が時間に対して直線的に減り、半減期 t½ = 0.693 ÷ k は初期濃度に依存しない。
- 0 次反応では [A] が直線的に、2 次反応では 1 ÷ [A] が直線的に変化する。これらの半減期は初期濃度に依存する。
- アレニウスの式 k = A·e^(−Eₐ ÷ RT) は、温度が高いか活性化エネルギーが低いほど反応が速いことを示す。
主な式
rate = k[A]ⁿln[A] = ln[A]₀ − kt (first order)t½ = ln 2 ÷ k = 0.693 ÷ k1 ÷ [A] = 1 ÷ [A]₀ + kt (second order)k = A·e^(−Eₐ ÷ RT)
例題
1 次反応の k = 0.0231 min⁻¹ とする。半減期は 0.693 ÷ 0.0231 = 30 min。90 min 後は半減期 3 回分なので、残りは (½)³ = 12.5 %。確かめると e^(−0.0231 × 90) = e^(−2.08) = 0.125。
よくある間違い
- 反応次数を、つり合った反応式の係数から読み取ること。
- 1 次反応ではない反応に、1 次反応の半減期の式を使うこと。
- アレニウスの式でケルビンを使わないこと、R と Eₐ の単位をそろえないこと。
練習
このトピックの練習問題で力試しをしましょう:反応速度