反応速度：理論、方程式、式、問題の例、要因
反応速度：完全な問題の例とともに、定義、影響因子、および式
化学を学ぶという概念は、日常生活と密接に関係している概念です。 化学は、生命をより詳細で多様に見えるように表現します。 これが、教師が化学の概念を日常生活に適用する理由です。 例-簡単な例。 さらに、より広い世界でよく使用される概念の紹介も行われます。 知らないうちによくする簡単な習慣でも概念 化学。
一例は 化学における反応速度の概念. 化学では、反応速度は単位時間あたりの反応物と生成物の数の変化であると説明されています。 この変化は、モル濃度（モル濃度）の変化であると言えます。 反応率 単位時間あたりの最終濃度（反応生成物）から初期濃度（試薬）への変化と言えます。
たくさんのコンセプト 反応率 私たちが日常生活で遭遇すること。 したがって、この論文では、日常生活における反応速度の利点について詳しく説明します。
反応速度を理解する
反応速度は、反応物（反応物）が減少する速度、または生成物（反応）が増加する速度です。. この反応の速度は化学反応の速度も表しますが、化学反応は物質（試薬）を製品と呼ばれる新しい物質に変えるプロセスです。
いくつかの化学反応は速いです。 ナトリウムを水に入れると、爆竹や花火が点灯するだけでなく、反応が非常に速くなります。 ガソリンは灯油よりも速く燃えます。 ただし、ゆっくりと実行される反応もあります。 たとえば、鉄を錆びさせるプロセスは非常に長い時間がかかるため、反応速度が遅くなります。
化学反応が起こる速度は反応速度で表されます. 反応速度の研究では、モル濃度で表される単位時間あたりの濃度が使用されます。 モル濃度とはどういう意味ですか？ 次の説明を確認してください。
反応速度の濃度の単位としてのモル濃度
モル濃度は、1 Lの溶液中の物質のモル数を表すため、モル濃度はMで表され、次のように定式化されます。
M = n / V
情報 ：
n =モルまたはミリモル単位のモル数
V = LまたはmL単位の容量
反応速度の利点
日常生活の中で
反応速度を調べることにより、表面積などのいくつかの要因に応じて反応が起こる可能性があることがわかります。 表面積が反応速度に影響を与えることがわかっている場合は、処理する前に物質の表面積を確実に減らします。
- 日常生活における反応速度の適用のいくつかの例 :
- 自宅の母親またはピーナッツのお粥のトレーダーは、最初にピーナッツのお粥に追加されるブラウンシュガーをスライスします。
- 村人たちは丸太を暖炉に入れる前にいくつかの断片に切りました。
- ガドガド、ロントン、ペセルの売り手は、揚げたピーナッツを他の材料と混ぜる前にまず挽きます。
- 製紙では、まず製紙原料を粉砕して紙パルプを製造します。 混合物が均一になり、反応が完全に進行するように、接触領域の表面を拡大するため。
- 原材料はしばしば採掘され、粗粒の形で入手できます。 さらなる処理をスピードアップするために、顆粒は細かくなるまで粉砕されます。
- パンを作る際に、反応速度を速めるための触媒として機能する酵母を加えることができます。
反応速度係数
それに影響を与える要因は次のとおりです。
1. 反応物濃度
反応物の濃度が高いほど、衝突する反応物粒子の数が多くなるため、衝突の頻度が高くなり、速度が速くなります。 たとえば、空気中の鉄の腐食反応では、湿度が高い（高濃度のH2O反応物）空気中で鉄の腐食反応の速度が速くなります。
2. 温度
温度も反応速度に影響を与える役割を果たします。 発生している反応の温度が上昇すると、粒子がより活発に移動するため、衝突がより頻繁に発生し、反応速度が増加します。 一方、温度を下げると粒子の活性が低下するため、反応速度が遅くなります。
3. 圧力
多くの反応には、気体状態の反応物が含まれます。 このような試薬の速度も圧力の影響を受けます。 体積を減らして圧力を上げると濃度が上がり、反応速度が上がります。
4. 触媒の存在
触媒は、反応自体によって変化したり使い果たされたりすることなく、特定の温度で化学反応の速度を速める物質です。 触媒は反応において役割を果たしますが、反応物または生成物としては役割を果たしません。 触媒は、反応物にそれが引き起こす変化のために、反応がより速く起こることを可能にするか、またはより低い温度での反応を可能にする。 触媒は、より低い活性化エネルギーで好ましい経路を提供します。 触媒は反応に必要なエネルギーを減らしました。
5. タッチ表面積
接触表面積は、表面積が大きいため、反応速度において非常に重要な役割を果たします。 粒子間の接触面積が大きいほど、衝突が多く発生し、反応速度が増加します。 速い。
同様に、接触面積の表面積が小さいほど、粒子間の衝突が小さくなるため、反応速度は小さくなります。 反応するピースの特性にも影響があります。つまり、ピースが細かいほど、反応に必要な時間が速くなります。 チップが粗いほど、反応に時間がかかります。
反応速度式
化学反応の速度は単なる理論ではなく、学習を容易にするために数学的に定式化することができます。 化学反応：A→Bでは、物質Aから物質Bへの変化率は、反応する物質Aの量または単位時間あたりに形成される物質Bの量から決定されます。 反応物（A）が減少すると、生成物（B）が増加します。 図3の反応物と反応生成物の濃度の変化の図に注意してください。
図に基づいて、反応速度の式は次のように定義できます。
a。 単位時間あたりの反応物の量（試薬濃度）の減少、または
b。 単位時間あたりの製品数（製品濃度）の増加、または 
より複雑な反応についてはどうでしょうか。たとえば、pA + qB→rCです。
そのような反応の場合、次のようになります。
この比較では、濃度の変化の性質を示すだけなので、+または–記号を書く必要はありません。 dtの値はそれぞれ同じであるため、反応速度の比率は濃度の比率に対応します。 一方、濃度はモルに正比例し、反応係数にも正比例するため、反応速度の比は反応係数の比に対応します。 比較は次のように書くことができます。
rA：rB：rC = p：q：r
反応速度と考察の実験ジャーナル
ツールと材料
>ツール
| 1. | 試験管 | （6個） |
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| 13. | ペトリ皿 | （1個） |
| 14. | ウッドクランプ | （1個） |
| 15. | マーカー | （1個） |
| 成分 | ||
| 1. | マグネシウムテープ | （各0.5cm4本） |
| 2. | HCl 0.1M | （15ml） |
| 3. | HCl 0.5M | （1ml） |
| 4. | HCl 1M | （1ml） |
| 5. | HCl 2M | （1ml） |
| 6. | HCl 3M | （1ml） |
| 7. | Na2S2O3 | （15ml） |
| 8. | 0.1M。NaCl | （4滴） |
| 9. | FeCl3 0.1M | （4滴） |
| 10. | H2O2 | （15ml） |
| 11. | パウダーマーブル | （1グラム） |
| 12. | 大理石のバルク | （1グラム） |
- 作業方法
実験1。
|
試験2
|
| 4 | 温度計に入ります。 ビーカーに入れて初期温度を測定しますsuhu Na2S2O3 |
温度29oc |
| 5 | 0.1MHClを加えた。 計量カップに 15mlも |
反応無し |
| 6 | を含むビーカーにHClを注ぎます。 マークされた紙にある0.1MNa2S2O3 |
乳白色の色の変化があり、溶液のにおいがします |
| 7 | Naを加熱する2S2O3 およびHCl各15ml。 温度（60、50、40）まで水浴でoc |
加熱後温度が上昇するため、溶液は熱くなります |
| 8 | HClを注いだ。 ナ2S2O3 同時にマークされた紙のガラスビーカーに |
Xマークが見えなくなるまで、溶液は乳白色になります。 温度で： 60oC = 52s 50oC = 107s 40oC = 122秒 |
トライアル3
|
トライアル4
|
| 2 | それぞれ5mlの3つの試験管にH2O2を注ぎます | 反応無し |
| 3 | –コントロールとしてのチューブ1。 –チューブ2が追加されました FeCl3は4滴も –チューブ3が追加されました NaCl4滴 |
-チューブ1は反応しません。 –チューブ2は、最初は暗褐色で透明な2層を形成し、煙が出て沸騰し、チューブの壁に蒸気が形成され、チューブは熱くなり、色が統一され、薄茶色になりました。 -チューブ3の気泡が多数あります。 |
- データ解析
A。 反応速度に対する濃度係数。
反応：Mg（s）+ 2HCl（aq）————– MgCl2（aq）+ H2（g） |
B。 反応の温度係数
Na2S2O3（aq）+ HCl（aq）————— SO2（g）+ S（s）+ 2NaCl（aq）+ H2O |
C。 反応速度に及ぼす表面積の影響
CaCO3（s）+ 2HCl（aq）————– CaCl2（s）+ H2O（aq）+ CO2（g） |
D。 反応速度に及ぼす触媒の影響
2 H2O2（aq）_ NaCl – 2H2O（l）+ 02（g） |
- 討論
この実習では、反応速度に関する実験が行われました。 濃度、温度、表面積、触媒など、反応速度に影響を与える4つの要因があります。
最初の実験では、マグネシウム（Mg）バンドをさまざまな濃度のHClと反応させることにより、反応速度に対する濃度の影響を観察しました。 チューブ1には0.5MHCl、チューブ2には1M HCl、チューブ3には2M HCl、チューブ4には3MHClがあります。 チューブ1では反応速度が非常に遅く、つまり234秒です。2番目のチューブでは反応速度がかなり速いです。 つまり、104秒、チューブ3では反応速度が速く、つまり28秒であり、チューブ4では反応速度が速い、つまり 11秒。
HClの濃度が高いほど、反応速度が速くなることが証明されています。 これは、濃度が反応速度に影響を与えることを証明しています。 物質の濃度が高い場合は反応速度が速くなり、逆に物質の濃度が低い場合は反応速度が遅くなります。 高濃度の溶液は、より濃縮され、より密度の高い粒子を含むため、衝突の頻度が高くなります。 実施された実験に基づいて、私たちの観察は理論に従っていることがわかります 反応速度の、すなわち、溶液の濃度が高いほど、反応速度は速くなります。 発生する。
2番目の実験では、反応速度に対する温度の影響について実験を行いました。 hclとNaの混合2S2O3 異なる、すなわち室温で29oCおよび加熱後の温度は（40、50、60）の温度です oC。 Naの時2S2O3 29時 oC、溶液の色が乳白色になるまでに長い時間がかかります。これは170秒です。 温度が40℃に上がったとき oC必要な時間は短く、つまり122秒です。 その後、温度は再び50に上昇します oC必要な時間はさらに短く、つまり107秒です。 そして最後に温度を60に上げます oC必要な時間は非常に短く、つまり52秒です。
これは、発生する反応で発生する温度が上昇すると、温度が反応速度に影響を与えるために発生します。 これにより、パーティクルがよりアクティブに移動するため、衝突がより頻繁に発生し、反応速度が増加します。 速い。 一方、温度を下げると粒子の活性が低下するため、反応速度が遅くなります。 これは、反応速度理論に準拠しています。つまり、温度が高いほど、発生する反応速度が速くなります。
3番目の実験では、表面積が反応速度に及ぼす影響について実験を行いました。 実験に基づいて、1グラムの粉砕大理石を5mlの2M.HClと反応させます。 5mlのHClと反応した1グラムの大理石の塊よりも速く反応します 2M。 理論的には、固体粉末は通常、粉末よりも速い反応を生成します 粉末状の固体は表面積が大きいため、同じ質量の固体の塊。
物質は、物質が混合されて衝突が発生した場合にのみ反応します。 衝突は、各分子の接触領域の表面積との衝突の間に発生します。 物質の粒子サイズが小さいほど、物質の表面積は大きくなります。 したがって、物質の粒子サイズが小さいほど、反応は速くなります。 これは、反応速度の概念に準拠しています。つまり、表面積が大きいほど、反応速度は速くなります。
最後の実験では、反応速度における触媒の観察。 触媒とは、反応自体が変化することなく、特定の温度で反応速度を速める物質です。 触媒は反応において役割を果たしますが、反応物または生成物としては役割を果たしません。 私たちの実験では、2つの異なる触媒、すなわちNacとFeClを使用しました。3. 3本の試験管を使用し、5mlのH2O2を含む最初の管を未処理の対照として使用しました。 5mlHである2番目のチューブで2O2 そして、NaClを4滴加えた後、泡が大量に形成され、色は変わりませんでした。
5mlのHを含む3番目のチューブ2O2 次にFeClを4滴加えます3 反応はゆっくりと起こり、最初に2つの層、つまり暗褐色と透明が形成され、次に煙が出ます。 蒸発し、溶液が沸騰し、試験管の表面が熱く感じられ、溶液の色が混ざり始め、色、すなわち茶色が形成されます 若い。 観察から、H2O2に適した触媒はFeCl3であることがわかります。 これは、特定の化合物にのみ作用する酵素などの触媒の性質が原因で発生する可能性があります。 私たちの観察は、反応速度の概念、すなわち、触媒が反応速度に影響を与える可能性があるという概念に準拠しています。
反応速度式
一般に、反応速度は次の式で表すことができます。
情報 ：
v =反応速度
k =反応速度定数（値は反応物の種類、温度、触媒によって異なります）
x =反応物Aとの反応の順序または速度
y =反応物Bに対する反応の順序または速度
x + y =順序または全体/全体の反応速度
温度が変化すると、kの値も変化します。 温度の上昇と触媒の使用は、一般的にkの値を増加させます。
反応順序
“ 反応の順序は、反応速度に対する反応物の濃度の影響の大きさを示します。. ”
- ゼロ反応次数。
反応物の濃度の変化が次の場合、反応は反応物の1つに関してゼロ次であると言われます。 影響しない 反応率。 意味、それが特定の量で存在するという条件で; 反応物の濃度の変化は、反応速度に影響を与えません。
反応速度の大きさ のみ 反応速度定数（k）の大きさの影響を受けます。
- 反応順序1。
反応速度が反応速度である場合、反応は反応物の1つに関して一次であると言われます。 正比例します 反応物の濃度で。
反応物の濃度が 3倍 その場合、反応速度は次のようになります。 31 または 3回 より大きい。
- 反応次数2。
反応速度が反応速度である場合、反応は反応物の1つに対して2次であると言われます。 2の累乗です 反応物濃度の。
反応物の濃度が 3倍、その後、反応速度は次のようになります 32または 9回 より大きい。
衝突理論
- 粒子が互いに衝突すると、ある物質が別の物質と反応する可能性があります。 発生する衝突は、反応を開始するためのエネルギーを生成します。
- 衝突は、物質の粒子が常に不規則な方向に移動しているために発生します。
- 反応する粒子間の衝突は、必ずしも反応を引き起こすとは限りません。 十分なエネルギーと正しい衝突方向を生み出す衝突だけが反応を生み出すことができます。 この種の衝突は 効果的な衝突.
したがって、反応速度は3つのことに依存します。
- 衝撃頻度
- 反応物粒子のエネルギー
- 衝撃の方向。
- 反応する粒子が効果的な衝突を生成するために必要な最小エネルギーは、 活性化エネルギーまたは活性化エネルギー（Ea）.
- 発熱または吸熱を問わず、すべての反応には次のものが必要です。 ea. 低温で起こりうる反応は、Eaが低いことを意味します。 逆に、高温で起こりうる反応は、Eaが高いことを意味します。
- Eaは次のように解釈されます バリアエネルギー ( バリア ）反応物と生成物の間。 反応物は、生成物に変わることができるように、エネルギー障壁を通過するように押す必要があります。
反応速度ソールの例
反応によるSO3ガスの生成反応では、2SO2（g）+ O2（g）→2SO3（g）であるため、次のデータが得られます。
決定：
a。 SO3の増加率
b。 SO2。枯渇率
c。 O2枯渇率
解決：
知られている ：
反応式：2SO2（g）+ O2（g）→2SO3（g）
濃度データ（表内）。
質問：
a。 rSO3。
b。 rSO2。
c。 rO2。
回答：
a。 [SO3] = [SO3] 3 – [SO3] 2 = 0.50 – 0.25 = 0.25 M
t = t3 – t2 = 40 – 20 = 20秒
そう、 SO3の増加率は1.25x 10–2 M / sです。
b。 SO2係数= SO3係数なので、次のようになります。
r SO2 = – r SO3 = – 0.0125 M / s
そう、 SO2の還元速度は–1.25 x 10–2 M / sです
c。 r O2 = – x r SO3 = – x 0.0125 = – 0.00625 M / s
そう、 O2の還元速度は– 6.25 x 10–3 M / sです。
それはについてのレビューです 反応速度：完全な問題の例とともに、定義、影響因子、および式 うまくいけば、上記のレビューが読者の役に立つでしょう。 以上でよろしくお願いします。
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