化学・反応速度・平衡/原理と探求
濃度・温度と反応速度の解説
反応が速くなる原因を調べるときは、濃度変化と温度変化を別々に比較する必要があります。反応物Ａの初期濃度及び温度を調節し、時間の経過に伴う濃度及び初期反応速度を観察する。この実験の一次反応モデルで速度定数と濃度が引き受ける役割を区別してみてください。
どのような原理？
温度は速度定数kを変え、濃度は同じkで初期速度v₀=k[A]₀を変えます。
重要な関係
k = A·exp(−Ea/RT) · [A] = [A]₀e⁻ᵏᵗ
観察してみよう
- 仮想A→Bを120秒間倍速観察します。オレンジAが緑Bに変わります。粒子衝突は説明用で、数値は速度式が決まります。
- 25℃で初期濃度1と2mol/Lをそれぞれ実行・記録します。
- 初期濃度は1 mol / Lのままにし、温度だけ35℃に変えて曲線を重ねてみてください。
結果を読み解く
一次反応で初期濃度だけを2倍にすれば何が変わりますか？
v₀=k[A]₀です。同じ温度のkは一定で半減期はln2/kで濃度には無関係です。
モデルの仮定と限界
仮想一次不可逆反応です。周波数係数A=1.00×10⁷s⁻¹、Ea=50kJ/mol、R=8.314J/(mol・K)を書きます。一定体積・温度であり、逆反応・拡散・熱発生は省略します。粒子数・衝突回数は計算に使わないですよ。