化学反応速度

化学反応速度

エンドポイントインジケーターとしてフェノールフタレインを使用する酸-塩基滴定 あなたは気づいていないかもしれませんが、過剰な塩基の存在下でフェノールフタレインを含む溶液が数分間放置されたときに何が起こるか。 溶液は最初はピンク色をしていますが、フェノールフタレインは強塩基性溶液中でOH-イオンと反応します。

下の表は、最初にフェノールフタレインで0.005M、OH-イオンで0.61Mだったフェノールフタレイニン溶液の濃度に何が起こるかを示しています。 これらのデータが下のグラフにプロットされているときにわかるように、フェノールフタレイン濃度は、約四分の期間にわたって10倍減少する。

Experimental Data for the Reaction Between Phenolphthalein and ExcessBase

上記の表のデータを与えたものなどの実験は、化学反応速度の測定値として分類されています（”tomove”を意味するギリシャ これらの実験の目標の1つは、反応の速度を記述することです反応物が反応の生成物に変換される速度。

rateという用語は、単位時間あたりに発生する量の変化を記述するために使用されることがよくあります。

rateという用語は、単位時間あたりに発生 例えば、インフレ率は、年間標準品目のコレクションの平均コスト。 オブジェクトが空間を移動する速度は、時間あたりのマイルや秒あたりのキロメーターなど、単位時間あたりの移動距離です。 化学反応速度論では、移動距離は、反応の成分の一つの集中。 反応速度は、したがって、反応物のいずれかの濃度の変化である(X)t。

練習問題1：

上記の表のデータを使用して、次の各期間中にフェノールフタレインがoh-イオンと反応する速度を計算します。

（a）フェノールフタレイン濃度が0.0050mから0.0045mに低下した最初の時間間隔で。

(b)第二の間隔の間に、濃度が0.0045Mから0.0040Mに低下したとき

(c)第三の間隔の間に、濃度が0.0040Mから0.0035Mに低下したとき

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瞬間反応速度と反応のRateLaw

フェノールフタレインとOH-イオンとの間の反応速度は一定ではなく、時間とともに変化する。 ほとんどの反応と同様に、この反応の速度反応物が消費されるにつれて徐々に減少する。 これは、反応速度それが測定されている間に変化する。

これが測定に導入される誤差を最小限に抑えるために、反応が起こるのにかかる時間と比較して短い期間にわたる反応速度を測定することが たとえば、濃度の無限に小さな変化を測定しようとするかもしれませんd(X)これは、無限に短いtimedtに発生します。 これらの量の比は、瞬間的な反応速度として知られている。時間内の任意の時点での反応の瞬間速度は、時間に対する反応物（または生成物）の濃度のグラフから計算することができます。

時間内の任意の時点での反応の瞬間速度は、時間に対する反応物（または生成物）の濃度のグラフから計算することができます。 以下のグラフは、フェノールフタレインの分解に対する反応速度が、濃度対時間のグラフからどのように計算できるかを示しています。 任意の時点での反応速度時間は、その時点でこの曲線に描かれた接線の傾きに等しい。

反応の瞬間速度は、反応物が混合され、反応が平衡に達する瞬間間の任意の時点で測定することができる。これらのデータを試薬が混合される瞬間に外挿すると、反応の初期瞬間速度が得られる。

レートの法則とレート定数

反応の瞬間速度が前のセクションのグラフの曲線に沿った様々な点で計算されたときに興味深い結果が得られます。 この曲線上のすべての点での反応速度は、その時点でのフェノールフタレインの濃度に直接比例する。この式は反応の速度を記述する実験則であるため、反応の速度則と呼ばれます。

Rate=k(phenolphthalein)

Rate=k(phenolphthalein)

Rate=k(phenolphthalein)

比例定数kは、速度定数として知られています。 練習問題2：

瞬間反応速度が2の場合、フェノールフタレインとOH-イオンとの間の反応の速度定数を計算します。

練習問題2：

瞬間反応速度が2の場合、フェノールフタレインとOH-イオンとの間の反応の速度定数を計算します。フェノールフタレインの濃度が0.0025Mのとき、毎秒リットル当たり5×10-5モル

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練習問題3：

前の表に記載されている実験データの反応の初期瞬間速度を計算するために、フェノールフタレインとOH-イオンとの間の反応の速度定数

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反応速度を表現するさまざまな方法

反応速度を測定するには、通常、複数の方法があります。 Wecanは、例えば、H2またはI2のいずれかが次の反応またはHIが消費される反応で形成される速度を測定することによって、ヨウ化水素の分解を研究こんここんにちは、h2またはI2のいずれかが形成される速度を測定する。

2こんにちは(g)H2(g)+I2(g)

実験的にそれらの率I2が形成されisproportionalのエネルギーにより大きくこんにちは濃度を)今こそすべき時であるさま。p>

H2が形成される速度を調べた場合はどうなりますか？平衡方程式は、H2とI2がまったく同じ速度で形成されなければならないことを示唆している。

どのような出来事が起きないようにと、しかし場合、またはこんにちははconsumedinこの反応は? でこんにちはが消費され、その濃度が必要anegativeます。 慣例により、反応の速度は常に正数として報告される。 したがって、反応で消費されるareactantの反応速度を報告する前に符号を変更する必要があります。p>

負の符号は二つのことを行います。 数学的には、変換し、negativechangeの濃度こんにちはプ。 物理的には、反応物の濃度は時間とともに減少する。

どのように関係の反応で得られたbymonitoringの形成H2はI2率が得られたbywatchingこんにちはなくなるのか の成反応という二つのこんにちは分子areconsumed毎分子H2はI2ます。 こthatthe率の分解こんにちはすることがで検索したい単語を入力して下率はH2とI2areを形成する。 この関係を次のように数式に変換することができます。その結果、この反応でH2とI2が形成される速度（k）を調べた速度定数は、HIが消費される速度（k’）を監視した速度定数と同じではありません。

練習問題4。こんにちは、H2とI2が形成される速度（k’）を測定した結果、H2とI2が形成される速度（k’）を測定した結果、H2とI2が形成される速度（k’）を測定した結果、H2とI2が形成される速度（k’）を測定した結果、H2とI2が形成される速度（k’）を測定した結果、:

計算される比率こんにちはが消えて以下の反応時I2形成率1.8×10-6モル／リットル/秒

2こんにちは(g)2(g)+I2(g)

についてはこちらでご確認くださお答えの練習問題4.

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aReactionの化学量論に対する速度則

1930年代に、サークリストファーインゴールドとロンドン大学の同僚は、次のような置換反応の速度論を研究した。—————————————————————————————————————————————————————————————————-(aq)+br-(aq)

彼らは、この反応の速度は、両方の反応物の濃度に比例Rate=k(Ch3Br)(OH-)

彼らはわずかに異なる開始材料で同様の反応を実行したとき、彼らは同様の生成物を得ました。（CH3）3CbR（aq）+OH-（aq）（CH3）3COH（aq）+Br-（aq）

しかし、今の反応速度は、反応物の1つだけの濃度に比例していた。

しかし、反応の速度は、反応物の1つだけの濃度に比例していた。

Rate=k((CH3)3cbr)

これらの結果は重要なポイントを説明しています。areactionの速度則は反応の化学量論から予測することはできません。 時には、速度則は、我々が期待する反応の化学量論。

2 HI(g) H2(g) + I2(g)

Rate = k(HI)2

Often, however, it is not.P>

分子の順序

いくつかの反応は、単一のステップで発生します。 塩素原子をClno2からNOに移してNO2を形成し、ClNOを形成する反応は、ワンステップ反応の良い例である。

ClNO2(g) + NO(g) NO2(g) + ClNO(g)

Other reactions occur by a series of individual steps. N2O5,for example, decomposes to NO2 and O2 by a three-step mechanism.

反応におけるステップは、分子性の観点から分類され、消費される分子の。 単分子が消費されると、ステップは単分子と呼ばれます。 二つの分子が結合しているとき、それは二分子である。 練習問題5：

N2O5がNO2とO2に分解する反応の各ステップの分子性を決定する。

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反応はまた、それらの順序で分類することができます。 N2O5のThedecompositionは反作用のtherateがTHEFIRST力に上がるN2O5の集中によって決まるので一次反作用です。

率k(N2O5)

の分解こんにちはが注目されている反応でのrateof反応により濃度のこんにちは上げたの。

率k(こんにちは)2

の場合は、反応によりonereagentを分類し、この反応のため、各試薬.P>

2NO(g)+O2(g)2NO2(g)

この反応のために、次の速度法則を仮定します。

この反応のための次の速度法則を仮定します。

この反応のための次の速度法則を仮定します。

:P>

Rate=k(NO)2(O2)

ここをクリックして、問題6を練習する答えを確認してください。

分子性と反応の順序の違いは重要です。 反応の分子性、または反応内のステップは、分子レベルで何が起こるかを説明します。 反応の順序は、巨視的なスケールで起こる。 私たちは、反応の生成物が現れるか、反応物が消えるのを見て反応の順序を決定します。 反応の分子性は、これらの実験結果を説明するために私たちが推測するものです。

化学反応の衝突理論モデル

化学反応の衝突理論モデルは、ワンステップとマルチステップの反応の両方に観測された速度法則を説明するために使用することができます。 このモデルは、反応における任意のステップの速度が、そのステップに関与する粒子間の衝突の頻度に依存することを前提としている。

下の図は、次のような単純なワンステップ反応の衝突理論モデルの意味を理解するための基礎を提供します。

Clno2(g)+NO(g)NO2(g)+ClNO(g)

速度論的分子理論は、ガス中の衝突の数はリットル当たりの粒子の数に依存すると仮定している。 したがって、この反応でNo2およびClNOが形成される速度は、Clno2およびNOの両方の濃度に正比例する必要があります。衝突理論モデルは、areaction内の任意のステップの速度がそのステップで消費される試薬の濃度に比例することを示唆している。

Rate=k(Clno2)(NO)

rate=k(Clno2)(NO)

rate=k(Clno2)(NO)

rate=k(Clno2)( したがって、一段階反応のためのTherateの法則は、thereactionの化学量論と一致する必要があります。

次の反応は、例えば、単一のステップで起こる。

Ch3Br(aq)+OH-(aq)CH3OH(aq)+Br-(aq)

これらの分子が適切な配向で衝突すると、OH-イオン上の非結合電子のペアは、下の図に示すように、Ch3Br分子の中心の炭素原子に寄付することができる。

これが起こると、炭素-臭素結合が切断されると同時に炭素-酸素結合が形成される。 この反応の最終結果は、Ｂｒ−イオンに対するＡＮＯＨ−イオンの置換である。 反応は2つの反応物の間の衝突を伴う単一のステップで起こるので、この反応の速度は両方の反応物の濃度に比例する。

Rate=k(Ch3Br)(OH-)

すべての反応が1つのステップで起こるわけではありません。

次の反応は、下の図に示すように、3つのステップで起こります。

最初のステップでは、（CH3）3cbr（aq）+OH-（aq）（CH3）3COH（aq）+Br-（aq）

最初のステップでは、（CH3）3cbr分子がイオンのペア。

この反応の生成物は、最終段階でoh-イオンまたは水のいずれかにプロトンを失う。

この反応の第二および第三のステップは、最初よりも非常に高速です。

The overall rate of reaction is therefore more or less equal to the rateof the first step. したがって、最初のステップは、反応の生成物が形成される速度を文字通り制限するため、この反応における律速段階と呼ばれる。 律速段階には1つの試薬のみが関与しているため、全体的な反応速度はこの試薬のみの濃度に比例します。したがって、この反応の速度則は、反応の化学量論から予測するものとは異なります。

Rate=k((CH3)3cbr)

したがって、この反応の速度則は、反応の化学量論から予測するものとは異なります。

Rate=k((CH3)3cbr)

反応は（Ｃ Ｈ３）３ｃｂｒとＯ Ｈ−の両方を消費するが、反応速度は（Ｃ Ｈ３）３ｃｂｒの濃度に比例するだけである。

化学反応の速度法則は、以下によって説明することができる一般的な規則。反応中の任意のステップの速度は、そのステップで消費される試薬の濃度に正比例する。

• 反応中の任意のステップの速度は、そのステップで消費される試薬の濃度に正比例する。反応のための全体的な速度則は、反応物が反応の生成物に変換される一連のステップ、またはメカニズムによって決定される。

• 反応の全体的な速度則は、反応物が反応の生成物に変換されるメカニズムによって決定される。反応の全体的な速度法則は、反応の最も遅いステップの速度法則によって支配されます。

• 反応の全体的な速度法則は、反応の最も遅いステップの速度法則によって支配されます。