化学Ⅱ›反応速度と電気化学

反応速度

Reaction Rate

直感導入 — なぜ遅い反応がある?
💡 例え:山越え
①全ての反応は'エネルギーの丘(E_a)'を越えねば起きない
②分子は運動エネルギーを持つが速度は同じではない
③E_aより大きいエネルギーの分子のみが反応可能
④冷蔵庫で食品保存 = 温度↓ → 分子運動↓ → 反応(腐敗)速度↓
⑤反応速度? = 単位時間あたりの反応物減少量(または生成物増加量)
温度と分子エネルギー分布
25
50
🔍 陰影領域を観察!
①温度↑ → 分布が右側へ広がる
②E_a以上のエネルギーを持つ分子の割合が大幅増加
③温度10°C上昇で反応速度約2~4倍
④E_aが低い反応ほど温度効果が相対的に小さい
触媒の効果
0
💡 触媒の原理
①触媒は新しい反応経路を提供 → 活性化エネルギー(E_a)減少
②E_aを越えられる分子が増加 → 反応速度↑
③触媒自身は反応前後で変わらない(消費されない)
④正反応·逆反応のE_aを同時に下げる → 平衡位置は不変
反応速度式
速度法則
v = k[A]m[B]n
k:速度定数、m·n:反応次数(実験で決定)
アレニウス式
k = Ae-E_a/RT
T↑ → k↑ → 反応速い | Ea↓ → k↑ → 反応速い
📐 濃度と反応速度
①[A]↑ → 衝突回数↑ → 反応速度↑
②反応次数(m, n)は反応式の係数と無関係で実験のみで決定
③0次:濃度無関、1次:濃度比例、2次:濃度2乗
④半減期(t½):反応物が半分になる時間
総まとめ
核心公式
v = k[A]m[B]n
速度定数kは温度と活性化エネルギーに依存
🎯 試験ポイント
①v = k[A]^m[B]^n — m, nは実験のみで決定(係数無関)
②温度↑10°C → 約2~4倍(アレニウス)
③触媒:E_aを下げて速度↑(平衡位置は不変)
④濃度↑ → 衝突頻度↑ → 速度↑
⑤1次反応の半減期:t½は濃度無関(放射性崩壊と同じ)