化学における化学反応速度論の定義
化学反応速度論と反応速度を理解する
化学反応速度論は、分子間の衝突が増加すると化学反応速度が増加する理由を説明するのに役立ちます。ドン・ファラル/ゲッティイメージズ
化学反応速度論は、化学プロセスの研究であり、 反応速度 .これには、速度に影響を与える条件の分析が含まれます。 化学反応 、反応メカニズムと遷移状態を理解し、化学反応を予測および説明するための数学的モデルを形成します。通常、化学反応の速度は 単位 秒の-1ただし、動力学実験は数分、数時間、さらには数日にわたる場合があります。
としても知られている
化学反応速度論は、反応速度論または単に「速度論」と呼ばれることもあります。
化学反応速度論の歴史
1864 年に Peter Waage と Cato Guldberg によって定式化された、質量作用の法則から発展した化学反応速度論の分野。質量作用の法則によると、化学反応の速度は反応物の量に比例します。ヤコブス・ファント・ホフは化学力学を研究しました。彼の 1884 年の出版物「Etudes de dynamique chimique」は、1901 年のノーベル化学賞につながりました (ノーベル賞が授与された最初の年でした)。化学反応の中には複雑な速度論を伴うものもありますが、速度論の基本原理は高校や大学の一般化学の授業で学びます。
重要ポイント: 化学反応速度論
- 化学反応速度論または反応速度論は、化学反応速度の科学的研究です。これには、反応速度を記述する数学的モデルの開発と、反応メカニズムに影響を与える要因の分析が含まれます。
- Peter Waage と Cato Guldberg は、質量作用の法則を記述して、化学反応速度論の分野を開拓したとされています。質量作用の法則によると、反応速度は反応物の量に比例します。
- 反応速度に影響を与える要因には、反応物やその他の種の濃度、表面積、反応物の性質、温度、触媒、圧力、光の有無、反応物の物理的状態などがあります。
レート法則とレート定数
実験データは反応速度を見つけるために使用され、質量作用の法則を適用することによって速度法則と化学反応速度定数が導き出されます。速度法則により、ゼロ次反応、一次反応、および 二次反応 .
- ゼロ次反応の速度は一定で、反応物の濃度に依存しません。
率 = k - 一次反応の速度は、1 つの反応物の濃度に比例します。
率 = k[A] - 二次反応の速度は、単一の反応物質の濃度の二乗に比例する速度、または 2 つの反応物質の濃度の積に比例します。
率 = k[A]2または k[A][B]
より複雑な化学反応の法則を導出するには、個々のステップの速度法則を組み合わせる必要があります。これらの反応について：
- 動態を制限する律速段階があります。
- アレニウスの式とアイリングの式は、活性化エネルギーを実験的に決定するために使用できます。
- 速度法則を単純化するために、定常状態の近似を適用することができます。
化学反応速度に影響を与える要因
化学反応速度論は、化学反応の速度が、その運動エネルギーを増加させる要因によって増加すると予測しています。 反応物 （ある程度まで）、反応物が互いに相互作用する可能性が高くなります。同様に、反応物が互いに衝突する可能性を低下させる要因は、反応速度を低下させると予想される場合があります。反応速度に影響を与える主な要因は次のとおりです。
- Espenson、JH（2002）。 化学反応速度論と反応機構 (第 2 版)。マグロウヒル。 ISBN 0-07-288362-6。
- Guldberg、C.M.;ワーゲ、P. （1864）。 「親和性に関する研究」 クリスチャニアの科学協会での交渉
- ゴルバン、A.N.;ヤブロンスキー。 GS (2015)。化学動力学の 3 つの波。 自然現象の数理モデリング 10(5)。
- Laidler、KJ（1987）。 化学反応速度論 （第3版）。ハーパーとロウ。 ISBN 0-06-043862-2。
- Steinfeld J. I.、Francisco J. S.;ハセ W. L. (1999)。 化学反応速度論と動力学 (第 2 版)。プレンティスホール。 ISBN 0-13-737123-3。
化学反応速度論は化学反応の速度を予測できますが、反応が起こる程度を決定するものではないことに注意してください。熱力学は、平衡を予測するために使用されます。