単位時間あたりの生成物濃度の増加は、化学反応の単位時間あたりの反応物濃度の減少に比例します。化学反応の速度は、反応速度とも呼ばれます。反応が起こる速度は、人によって大きく異なります。
例として、地球の大気中の鉄の酸化錆びはゆっくりとしたプロセスであり、数年かかることもありますが、火の中でのセルロースの燃焼はほんの一瞬です。ほとんどの反応では、反応が進行するにつれて反応速度が低下します。反応速度は、一定期間にわたる濃度の変化を追跡することで計算できます。
化学反応の速度は、多くの場合、単位時間内に生成される物質の濃度 (単位体積あたりの量) または消費される反応物の濃度 (単位体積あたりの量) で表されます。時間単位で。また、一定時間内に消費された反応物または生成された生成物の量は、生成された反応物または生成物の数で表すことができます。
この記事では、反応速度、化学反応速度、反応速度の定義方法、および反応速度の公式について、以前よりも詳細に検討します。
反応率に影響する要因
反応の性質、濃度、歪み、反応の順序、温度、溶媒、電磁放射、触媒、同位体、表面積、攪拌、および拡散限界は、反応速度に影響を与えるすべての要因です。一部の反応の発生は、他の反応よりも急速です。反応種の数、その物理的状態 (固体粒子は気体や溶液中の粒子よりもはるかにゆっくりと移動します)、反応の複雑さ、およびその他の要因はすべて、反応速度に影響を与えます。
1.反応物の濃度
速度法則と衝突理論によれば、反応速度は反応物の濃度が増加するにつれて増加します。反応物の濃度が増加するにつれて、衝突の数も増加します。圧力が増加すると、ガス濃度の増加率と同様に、ガス反応の速度が加速します。存在するガスのモル数が少ない場合、反応速度は増加します。存在するガスのモル数が増えると、反応速度が低下し、逆もまた同様です。凝縮相反応に関しては、圧力依存性が乏しいです。
2.電磁放射
結果として、電磁放射は、反応物粒子により多くのエネルギーを供給することによって、反応を加速したり、自然に発火させたりする可能性さえあります。これらの粒子は、何らかの方法でこのエネルギーを蓄え、互いに反応しやすい中間種を形成します。光の強度が増すと、粒子はより多くのエネルギーを獲得し、その結果、反応速度も増加します。
3.触媒
触媒が存在すると、元の経路よりも活性化エネルギーが低い別の経路が提供されるため (正反応と逆反応の両方で)、反応速度が上がります。たとえば、プラチナは、室温に保たれている場合、酸素の存在下で水素の燃焼を触媒することができます.
4.同位体
水素と重水素の相対質量の違いを説明するために、同じ分子に異なる同位体 (通常は水素同位体) が含まれている場合、速度論的同位体効果により、同じ分子に対して異なる反応速度が生じます。不均一系触媒反応中に発生するような表面での反応に関しては、表面積が増加するにつれて反応速度が増加します。より安定した粒子が露出されているという事実により、それらは反応分子に衝突されやすくなります。
5.かくはん
特に不均一な反応の場合、攪拌は全体的な反応速度に大きな影響を与える可能性があります.
6.拡散
特定の反応では、拡散が制限要因として機能することがあります。反応速度係数を計算するとき、濃度と反応次数を除いて、反応速度に影響を与えるすべての変数が考慮されます (反応の速度方程式の係数)。
7.気温
温度を使用して、反応物の平均運動エネルギーを測定することができます。温度は反応物の運動エネルギーを増加させ、より迅速に反応させます。別の言い方をすれば、粒子はより速く移動しています。反応物がより速く移動しているという事実は、より速い速度でより多くの衝突が発生することを意味し、反応物が生成物を形成する可能性が高まり、その結果、反応速度が増加します。温度が摂氏 10 度上昇すると、反応速度が 2 倍になります。各反応速度係数 k の温度依存性については、通常、アレニウスの式を使用して計算します。
k=Ae−Ea/RT
8.プレッシャー
圧力が増加すると、ガスの濃度が増加し、反応がより速い速度で進行します。システム内の気体分子の数を増やすと反応速度が上がり、減らすと反応速度が低下します。
したがって、圧力と集中力がどのように関連しているか、また、反応が起こる速度に両者がどのように影響するかを簡単に確認できます。
反応率:
反応速度 =-ΔA/ Δt =ΔB/ Δt
結論:
反応の順序は、速度が一定の場合、すべての反応物濃度に対する速度の出力依存性として説明できます。たとえば、一次反応の速度は、反応容器内の単一種の濃度によってのみ決定されます。以下は、化学反応の反応順序の特徴です。
存在量が反応速度に直接影響する種の数は、反応が起こる順序によって定義されます.
レート式の濃度項のすべての指数を掛け合わせることで得られます。
平衡反応における各種の化学量論係数は、種が他の種と反応する順序に影響を与えません。
化学反応の反応順序は、生成物の濃度ではなく、関与する反応物の濃度によって決定されることがよくあります。
反応の順序は、状況に応じて整数または分数として表すことができます。変数に値がない場合は、ゼロになる可能性もあります。
