大学Chapter 14約12分
反応速度と活性化エネルギー
反応が速いか遅いかは「壁の高さ」で決まる。温度を上げると速くなるのは「壁を越えられる粒子が増える」から。
#反応速度#アレニウス#活性化エネルギー#触媒#速度定数
つまり「反応するには壁を越える必要がある」
反応物 → 遷移状態(エネルギーが最も高い点)→ 生成物
この遷移状態のエネルギーの壁 = 活性化エネルギー Ea
壁が低いほど反応しやすい。
速度式
k = 速度定数(温度依存)
m、n = 反応次数(実験で決める)
アレニウス式
温度Tが上がる → e^(−Ea/RT) が大きくなる → k が大きくなる → 速くなる
温度を10°C上げると反応速度が約2倍になる(目安)。
触媒のしくみ
触媒 = 別の反応経路を提供 → 活性化エネルギーを下げる
- ΔH(反応熱)は変えない
- 平衡は動かさない
- 消費されない
💡豆知識
牛乳を冷蔵庫に入れると数日もつが、常温に置くと数時間で腐る。これはアレニウス式で説明できる。温度が10°C 上がると反応速度は約2〜4倍になる(Q₁₀ 則)。冷蔵庫(4°C)と室温(24°C)では温度差が20°C あるので、反応速度は約4〜16倍違う。「腐る」という化学反応も速度論に従っている。
⚠よく間違えるところ
触媒は平衡も反応熱も変えない。Ea を下げるだけ。これは反応速度論(kinetics)と熱力学(thermodynamics)の違いを示す。「触媒があれば不可能な反応も進む」という誤解をしないこと。熱力学的に不可能な反応は触媒があっても起きない。
✓重要ポイント
まとめ
- v = k[A]^m(速度式)
- アレニウス式:k = Ae^(-Ea/RT)
- 触媒:Eaを下げる・ΔHは変えない
- 温度10°C上昇 → 反応速度約2倍(目安)
まとめ
- v = k[A]^m(速度式)
- アレニウス式:k = Ae^(-Ea/RT)
- 触媒:Eaを下げる・ΔHは変えない
- 触媒は平衡を動かさない(速度だけ)
// quiz
確認問題
Q1.活性化エネルギーとは何か?
Q2.触媒の効果として正しいものはどれか?
Next Up — Chapter 15