動力学、または化学反応の速度は、高校や大学の化学の学生が直面する最も複雑なトピックの1つです。化学反応の速度は、生成物と反応物の濃度が時間とともにどのように変化するかを表します。反応が進むにつれて、反応物間の衝突の可能性が次第に低くなるため、速度は低下する傾向があります。そのため、化学者は最初の数秒または数分の反応速度を指す「初期」速度で反応を説明する傾向があります。
一般に、化学者は化学反応を次の形式で表します
aA + bB ---> cD + dD、
ここで、AおよびBは反応物を表し、CおよびDは生成物を表し、a、b、cおよびdは、平衡化学方程式のそれぞれの係数を表します。この反応の速度方程式は
率=(-1÷a)d÷dt =(-1÷b)d÷dt =(1÷c)d÷dt =(1÷d)d÷dt、
ここで、角括弧は反応物または生成物の濃度を示します。 a、b、c、およびdは、バランスの取れた化学方程式の係数を表します。 tは時間を表します。
調査中の反応のバランスのとれた化学式を書きます。例として、過酸化水素(H2O2)が水(H2O)と酸素(O2)に分解する反応を考えます。
H2O2(2)---> H2O(2)+ O2。
「バランスのとれた」反応には、矢印の左側と右側の両方に同じ数の各タイプの原子が含まれます。この場合、両側に4つの水素原子と2つの酸素原子が含まれています。
はじめにで与えられた方程式に基づいてレート方程式を構築します。手順1の例を続けます。
レート=-(1÷2)d÷dt =(1÷2)d÷dt =(1÷1)d÷dt
問題で利用可能な情報または実験中に取得した情報に基づいて、ステップ2の式に濃度と時間のデータを代入します。たとえば、上記の反応について、次のデータが得られたと仮定します。
時間(s)、(M)0、0.250 10、0.226
このデータは、10秒後、過酸化水素の濃度が1リットルあたり0.250モルから1リットルあたり0.226モルに減少したことを示しています。レート方程式は次のようになります
レート=-(1÷2)d÷dt =-(1÷2)(0.226-0.250)÷10 = 0.0012 M / s。
この値は、反応の初期速度を表します。