反応物の濃度の増加は、反応速度が増加するにつれて反応速度に反映されます。イオンと分子が反応して、反応物質の量を増やすことにより、まったく新しい化合物を作成します。反応物の濃度が低下するにつれて、存在する分子とイオンの数はますます少なくなります。それは最終的に反応速度を低下させる原因となります。
気体では量を増やせば濃度が上がり、反応速度も上がります。反応で反応物の濃度が増加すると、より多くの分子またはイオンが相互作用して新しい化合物を形成するため、反応速度の正味の増加が観察されます。
濃度の定義
濃度は、特定の量の溶液に溶解した物質の量/量の定量的尺度です。通常、単位体積あたりの質量で表されます。
例
空気中の汚染物質の量は、反応の速度によって異なります。 SO2 は酸性化合物です。蒸気と結合して H2SO3 を供給します。反応は次のとおりです:
SO2 + H2O → H2SO4
その後、炭酸塩は硫酸と反応します:
CaCO3 + H2SO3 → CaSO3 + CO2 + H2O
反応物（汚染物質）の濃度は、不純な空気で高くなります。不純な空気内では、CaCO3 は純粋な空気と比較してより劣化します。
一方、リン (P) は、空気中よりも純粋な酸素 (O²) の存在下で優れた速度で燃焼し始めます。
濃度の単位
濃度は通常、1 リットルあたりのモル数で測定されます。
反応速度と反応物の性質への依存
化学反応が起こる速さを反応速度といいます。反応を導く要因の 1 つは、反応物の濃度です。単位時間あたりに受け取る製品の量で表されます。単位時間に消費される反応物の濃度を意味します。
反応速度 =単位時間あたりの濃度変化
反応物質の性質は、化学プロセスに大きく影響します。一部の反応は、使用する反応物の種類によって速度がまったく異なる場合があります。たとえば、Fe 金属と Na のごく一部が空気にさらされている場合、Fe の影響は最小限に抑えられます。ただし、Na金属元素は空気とすばやく反応します。 H2 ガスは、塩基とともに、活性金属 Ca と Na の反応の最終生成物として形成されます。それぞれ水と反応します。したがって、Ca は一般に中程度の速度で反応しますが、Na は非常に迅速に反応します。その温度も Ca に比べてかなり高いです。このため、反応は爆発的です。
化学反応速度
化学反応速度論は、反応速度の研究と密接に関係しているため、物理化学において優れた役割を果たします。また、温度、触媒の存在、反応物の濃度など、いくつかの変数の結果も扱います。
反応速度に影響する要因
- 反応物の濃度
- 気温
- 触媒
- 表面積
- 反応物の性質
反応速度と反応物の濃度の関係
反応速度と反応物の濃度の間には数学的な関係があります。
より高い濃度 =追加の衝突
ガス濃度の影響
固体と液体の圧力は無視できるので無視しましょう。ただし、ガスの反応圧力を考慮します。固体、液体、気体の反応圧力には興味深い違いがあります。
例
次の例では、N2O4 の分子が 1 つと、NO2 の分子が 2 つあります。反応物の濃度を上げることで正反応が増加することに気付きます。この不均衡な反応は、平衡に影響を与える可能性があります。場合によっては、反応物の圧力によって変化が生じることがあります:
2NO2(g) → N2O4(g)
これは、ガス状反応物の別の例です。これには、ガス状化学物質の 2 つの分子と、ガス状生成物の 2 つの分子が含まれています。圧力を上げることで正反応の速度が上がり、逆反応に大きな効果があります。反応速度が等しい場合、平衡はどの方向にもシフトしません。
H2(g) + I2 → 2HI(g)
濃度変化の影響
次の例では、反応物と生成物の濃度に基づいて反応の方向を示します。
N2 +3H2 → 2NH3
反応物/生成物の濃度を上げると、
N2 (反応物) を追加 → 右シフト (生成物に向かって)
H2（反応物）を追加→右シフト（生成物に向かって）
NH3 (反応物) を追加 → 左シフト (反応物に向かって)
反応物または生成物の濃度を下げることにより、
N2 (反応物) を削除 → 左シフト (反応物に向かって)
H2（反応物）を削除→左シフト（反応物に向かって）
NH3（製品）を削除→右シフト（製品に向かって）
結論
上記のデータから、衝突がより効果的に行われるほど、反応速度が速くなると結論付けることができます。したがって、私たちの仮説では、反応物の濃度を上げると反応速度が上がるという結論に達することができます。化学反応の速度は、反応物が使い果たされる速度、または生成物が形成される速度として理解できます。
圧力の変化は、反応ガス分子とガス生成物分子の濃度が同じままである場合、反応の平衡に違いをもたらさない。したがって、ガス反応物とガス生成物の量が同じであれば、平衡への影響はほとんど観察されません。気体と気体生成物の反応分子の濃度が異なる場合、反応の平衡に大きな影響があります。
