反応率の計算方法

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著者: Monica Porter
作成日: 22 行進 2021
更新日: 18 11月 2024
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化学物質が反応する速度は大きく異なります。釘はさびるのに何年もかかりますが、爆発物は数千分の1で爆発します。一般に、反応速度には、特定の期間にわたる物質の濃度の変化が含まれます。濃度の変化を経過時間で割ることにより、反応率を計算します。濃度曲線の傾きを見つけることで、反応の速度をグラフィカルに決定することもできます。

TL; DR(長すぎる;読まなかった)

化学反応の速度を計算するには、消費または生成される物質のモル数を、反応が完了するまでにかかった秒数で割ります。

瞬時レートと平均レート

反応の速度は時間とともに変化します。たとえば、反応物が使い果たされると、その速度は通常低下します。そのため、瞬間的な反応速度、つまり特定の瞬間の速度と、反応の進行速度を決定する平均速度を区別する必要があります。

レートの化学量論的依存性

異なる生成物および反応物の反応速度は、反応の化学量論に従って互いに依存します。反応中の1つの物質の割合を決定する場合、他の物質の割合を見つけることは、モル比に既知の物質の割合を掛けるだけです。たとえば、メタンの燃焼を考えます:

CH4 + 202 →CO2 + 2H2O

この反応では、メタン1モルごとに2モルの酸素が消費され、1モルの二酸化炭素と2モルの水が生成されます。酸素の反応速度はメタンの2倍ですが、COの速度は2 メタンと同じです。

正の反応率

反応率は常に正の数でなければなりません。製品の反応速度を計算すると、物質の濃度が時間とともに増加するため、正の速度が自然に発生します。ただし、反応物の濃度は時間とともに減少するため、反応物の計算に負の値(-1)を掛けて正の値を算出します。

反応率の仮定

温度、圧力、触媒の存在など、いくつかの異なる環境要因が反応速度を変える可能性があります。レートの計算を行うときは、これらの要因に注意する必要があります。標準の温度と圧力(STP)の条件下では、反応は室温と標準大気圧で発生したと想定できます。

反応速度の数値計算

反応速度は、1リットル/秒あたりのモル数、またはmol×Lで表すことができます。-1 ×s-1。反応速度を計算するには、反応で生成または消費される物質のモル数を単に秒単位の反応時間で除算します。

たとえば、1リットルの水中の0.2モルの塩酸は、0.2モルの水酸化ナトリウムと反応して、水と塩化ナトリウムを形成します。反応には15秒かかります。塩酸の反応速度は次のように計算します。

.2モルHCl÷1 L =リットルあたり0.2モル(mol×L-1 ).
.2モル/リットル÷15秒= .0133モル×L-1 ×s-1.

グラフィカルなレート計算

反応中に生成物または反応物の濃度を測定および記録できます。このデータは通常、反応物では減少し、生成物では増加する曲線を生成します。曲線に沿った任意の点で接線を見つけた場合、その線の傾きは、その時点とその物質の瞬間速度です。