化学では、反応物は生成物を形成するために消費される化学反応の出発物質です。化学反応を開始するために必要な活性化エネルギーは、反応原子間の結合を破壊します。反応物は化学変化を起こし、新しい結合を形成して生成物になります。 「反応物」という用語は、1900 年から 1920 年頃に初めて使用されました。
反応物の例
反応物は、反応で開始するものです。それらは、反応が起こった後に得られるものとは異なります。化学変化には、反応物と生成物が含まれます。
- ろうそくのロウと空気中の酸素は、燃焼反応の反応物質です。生成物は二酸化炭素と水蒸気です。
- メタンガスを燃やすと、反応物はメタン (CH4 ) と空気中の酸素 (O2 ）。反応の生成物は二酸化炭素 (CO2 ) と水 (H2 O)
- 水がその元素から形成されるとき、反応物は水素 (H2 ) と酸素 (O2 ) ガス。製品は水 (H2 O)
- 光合成では、反応物質は二酸化炭素 (CO2 ) と水 (H2 O)。製品はブドウ糖 (C6 H12 O6 ）。太陽光は反応物とは見なされないことに注意してください。反応物は物質 (原子、分子、イオン) であり、エネルギーではありません。
化学式での反応物と生成物の同定
反応矢印を見て、化学式の反応物と生成物を識別します。前方にのみ進行する反応では、矢印は左から右を指します。反応物は矢印の左側にあり、生成物は矢印の右側にあります。化学種が方程式の両側にリストされている場合 (例:溶媒またはスペクテーター イオン)、それらは反応物でも生成物でもありません。
次の反応では、A と B が反応物で、C が生成物です:
A + B → C
ただし、複数の反応物が存在する必要はありません。この反応では、A が反応物で、B と C が生成物です:
A → B + C
原子の数と種類は、バランスの取れた化学式の生成物と反応物で同じです。たとえば、水素原子と酸素原子の数は、反応物 (H2 そしてO2 ) と積 (H2 O).
2 H2 (g) + O2 (g) → 2 H2 O(l)
各タイプの原子の数は、その係数に添字を掛けたものです (係数または添字がリストされていない場合は 1 を掛けた値)。したがって、反応物側には 4 つの水素原子 (2 x 2) と 2 つの酸素原子 (1 x 2) があります。製品側には 4 つの水素原子 (2 x 2) と 2 つの酸素原子 (2 x 1) があります。物質の状態 (s =固体、l =液体、g =気体、aq =水溶液または水に溶解) は、各化学式の後に記載されています。
多くの反応は両方向に進行して平衡状態に達します。ここでも、反応矢印は反応物と生成物を識別しますが、矢印は両方向を指しています!このタイプの反応では、反応の両側の化学種は反応物と生成物の両方です。
例として、窒素と酸素からアンモニアを生成するハーバー プロセスがあります。
N2 (g) + 3H2 (g) ⇌ 2NH3 (g)
反応は簡単に書くことができます:
2NH3 (g) ⇌ N2 (g) + 3H2 (g)
反応の平衡定数は、矢印が一方の方向に対して他方の方向をどれだけ強く指しているかを示しますが、式には示されていません。
反応物と試薬の違い
一般的な用法では、「反応物」と「試薬」という用語は同じ意味で使用されます。技術的には、この 2 つの単語には異なる意味があります。分析化学では、試薬は化学反応を引き起こすか、化学反応が起こったかどうかをテストするために添加される物質です。試薬は必ずしも反応で消費されるとは限りません。
同様に、溶媒、触媒、および基質が反応に関与する場合がありますが、それらは反応物でも生成物でもないと見なされます。
参考文献
- IUPAC (1997)「反応物」。化学用語集 (「ゴールド ブック」)。ブラックウェル科学出版物。 ISBN 0-9678550-9-8。 doi:10.1351/goldbook
