濃度と反応速度の関係性

反応の速度は、多くの場合、反応物の濃度に依存します。どのような反応でも、反応速度と反応物濃度の関係は、速度法則または速度方程式を使用して数学的に表すことができます。

速度の法則では、k は比例定数または速度定数であり、n は単一の反応物に対する反応順序であり、その値は多くの場合整数です。多重反応反応の速度則では、全体的な反応順序はすべての反応順序の合計です。

各反応物について、反応速度、速度定数、濃度、および反応順序はすべて実験的に決定されます。レートの法則は、これらすべてのパラメーター間の関係を表します。

個々の反応物の順序は、通常、0、1、または2の値を取り、全体的な反応順序に基づいて、化学反応はゼロ次、1次、または2次の反応に分類できます。

単一反応物または単分子化学反応で、反応速度がその持続時間を通じて一定に保たれるものは、ゼロ次反応です。ゼロ次反応における反応物次数はゼロであり、速度の法則によれば、反応物濃度はゼロ乗まで上昇します。

任意の数値を 0 乗に上げると 1 になるため、ゼロ次反応の反応速度は速度定数に等しく、したがって反応物濃度とは無関係です。そのため、ゼロ次反応では、反応物の濃度が下がっても反応速度が遅くなりません。

反応速度が反応物の濃度に正比例する単分子化学反応は、一次反応です。一次反応の反応物次数は 1 であり、速度法則に従って、反応物の濃度は 1 乗に引き上げられます。

1の累乗に乗った任意の数値の値は同じままであるため、1次反応の反応速度は反応物濃度に直接依存します。反応物濃度が減少すると、反応速度は線形に比例して減少します。

反応速度が反応物の濃度の2乗に依存する単分子化学反応は、二次反応です。反応物の次数は2で、反応物の濃度は2乗まで上がります。

したがって、2次反応の反応速度は、反応物濃度の2乗に直接依存します。反応物濃度が減少すると、反応速度は2次関数的に指数関数的に減少します。