料金法

化学反応とは、1 つ以上の反応物を 1 つ以上の生成物に変換するプロセスです。化学反応では、反応速度、媒体、反応が進行する平衡を考慮する必要があります。速度法則は、化学反応において主要な役割を果たします。

反応物が生成物に変換される速度は、レートと呼ばれます 応答の。応答速度に影響を与える要因は、応答の種類、注意力、圧力、温度、反応物の表面領域、触媒、および光強度です。あらゆる化学反応において、速度法則 は、反応速度が反応物の濃度にどのように依存するかを示す重要な特性です。

率則 - 式、統合された率則、および率定数

化学反応の応答速度と 1 つ以上の反応物質の注意との関係は、「速度法則」と呼ばれます。 」。 レート方程式とも呼ばれます .

一般反応の速度法則

aA + bB → cC

は、次の式で表されます。

レート =k [A] × [B] はい

上記の式では、

[A]、[B] – 反応物 A、B のモル注意

k- 応答の速度定数

x, y- a および b に関する応答の順序。

実験的にのみ、特定の応答の速度法則の式を決定できます。反応物の半順序が化学量論的部分と必然的に等しいわけではないため、平衡化学方程式を使用して速度法則式を取得することはできません。

回答率の半減期

応答率は、反応物の注意が元の値の半分に低下するのに必要な時間に基づいています。これは応答の半減期と呼ばれ、t1/2 と表されます。したがって、応答の半減期は、反応物の注意が [A]0 から [A]0/2 に低下するのに必要な時間です。

それでも、活発な反応は半減期が短く、遅い反応は半減期が長くなります.2つの同じ順序の反応の場合.

総合利率法

反応物の濃度と時間に関連する速度法則の 2 番目の形式があります。これらは統合レート法と呼ばれます。これは、時間後に存在する反応物または生成物の量を決定するために使用できます。次数が異なる反応は、統合された速度方程式が異なります。

たとえば、放射性物質の放射性崩壊にかかる時間を取ることができます。

ここで、ゼロ、一次、および二次反応に対して統合速度則の計算を実行します。

ゼロ次反応

ゼロ次反応の場合、速度は k に等しくなります。したがって、ゼロ次反応の積分速度則は線形関数です。

率 =k

n=1 の場合のゼロ次反応の積分速度則

ln[𝐴] =−𝑘𝑡 + ln[𝐴] 0

上記の式で、[𝐴]0 は反応物の初期濃度です

[𝐴] は時間 t 後に達成された濃度です。

したがって、y =mx + b

ここで、𝑦 =[𝐴];𝑚 =−𝑘; 𝑥 =𝑡; 𝑏 =[𝐴]0

一次反応

一次反応は次のように表されます

[A]t =[A]0 e-kt

𝑡0 =0 とすると、

𝐥[𝑨] =−𝒌𝒕 + 𝐥𝐧[𝑨]0

これは y =mx + by

ここで、 𝑦 =ln[𝐴];𝑚 =−𝑘; 𝑥 =𝑡; 𝑏 =ln[𝐴]0

与えられた一連の反応条件下では、一次反応の半減期は一定であり、反応物の濃度に依存しません。

二次反応

二次反応は次のように表すことができます

𝟏/ [𝑨] =𝒌𝒕 + 𝟏/ [𝑨]𝟎

これも次のようになります:

y =mx + by

ここで、 𝑦 =1/[𝐴];𝑚 =𝑘; 𝑥 =𝑡; 𝑏 =1/[𝐴]0

二次反応の速度定数は、反応物の初期濃度に依存します。

反応順序

反応の次数は、反応速度における反応物の濃度効果を表す速度法則の指数です。

ゼロ次、一次、二次などの反応次数があります。

たとえば、

この反応 2NO(g) +2H2(g) → 2N2(g) +2H2O(g) では、速度則は次のように書くことができます

反応速度 =k [NO]2[H2]

ここで、[NO]、[H2] は反応物 NO、H2 のモル濃度です。

k は速度定数です

x – NOの順

y – H2 の順序

NOの反応順序は2

H2の反応次数は1

反応の全体的な順序は 3 です。

反応順序は、反応物の濃度の増加に伴って予想される反応速度の変化を理解するのに役立ちます。

例えば

• 反応がゼロ次反応の場合、反応物濃度を 2 倍にしても反応速度に影響はありません。
• 反応が一次反応の場合、反応物の濃度が 2 倍になると、反応速度は 2 倍になります。
• 二次反応では、反応物濃度が 2 倍になると反応速度は 4 倍になります
• 三次反応では、反応物質の濃度が 2 倍になると、全体の速度は 8 倍になります

率定数

速度定数は次のように表すことができます

K =レート / [A] × [B] はい

特定の速度法則の速度定数の単位は、速度の単位を速度の法則の濃度項のモル濃度の単位で割ることによって計算できます。

k =mol.L-1 または M の単位。

k は次の式を使用して計算できます

k =(M.s -1 )*(M-n) =M(1-n).s -1

次の表の列で、ゼロ、1 次、2 次、および n 次反応の速度定数の単位を見つけることができます:

速度法則は、一部の反応物に対して分数次数を示す場合があり、1 つの反応物の濃度が増加すると、負の反応次数が観察され、反応速度が低下します。

微分レート法と総合レート法の違い

結論

化学反応の速度法則は、反応物の濃度と反応速度の関係を示します。これは、物質の量の変化によって反応速度がどのように影響を受けるかを数学的に記述したものです。速度法則は実験によってのみ決定され、化学量論的反応によって確実に予測されるわけではありません。