化学概論

用語

• 触媒反応の過程で消費されることなく、化学反応の速度を増加させる物質のこと。
• 活性化エネルギー分子が衝突して反応を起こすために必要な最小のエネルギー量

反応物の濃度

反応物の濃度を上げることで、より速い速度で反応が起こります。 化学反応が起こるためには、活性化エネルギー以上のエネルギーを持った分子が一定数存在しなければならない。 濃度が高くなると、必要最小限のエネルギーを持つ分子の数が増え、その結果、反応の速度が速くなります。 例えば、100万個に1個の粒子が十分な活性化エネルギーを持っている場合、1億個の粒子のうち反応するのは100個だけです。 しかし、その粒子が同じ体積内に2億個あれば、そのうちの200個が反応します。

表面積

固体と液体の反応では、最終的に固体の表面積が反応の速さに影響します。 これは、液体と固体がぶつかり合えるのは、固体の表面にある「液固界面」だけだからです。 固体の内部に閉じ込められている固体分子は反応できない。

例えば、6×6×2インチのレンガを考えてみましょう。 このレンガの表面積は、4(6times 2)+2(6times 6)=120%cm^2です。

このことから、大きなものを小さく分割すると、表面積が大きくなることがわかります。 したがって、反応は物質の表面で起こるので、表面積を大きくすれば、反応できる物質の量が増え、反応速度も速くなるはずです。

圧力

気体を含む反応の圧力を上げると、反応の速度が上がります。 気体の圧力を上げると、粒子の数(n)は変わらないのに、体積が減少します(PV=nRT;PとVは反比例の関係にある)。 したがって、圧力を上げると気体の濃度（n/V）が上がり、気体の分子がより頻繁に衝突するようになります。

温度

温度が10℃上がると、分子間の反応の速度が通常2倍から3倍になることが実験的に観察されています。 活性化エネルギーと呼ばれる、反応が進行するために必要な最小のエネルギーは、温度が上がっても変わりません。 しかし、吸収された熱によって粒子の運動エネルギーが平均的に増加することで、反応分子の多くが衝突して反応するのに必要な最小エネルギーを持つことになる。 温度が上昇すると、反応に関与する分子のエネルギーレベルが上昇するため、反応速度が上昇します。 同様に、温度が下がると反応速度は低下します。

触媒の有無

触媒とは、反応に必要な活性化エネルギーを低下させることで、反応速度を向上させる物質です。 触媒は、反応中に破壊されたり変化したりすることがないので、繰り返し使用することができます。 例えば、通常の条件ではH2とO2は結合しません。

Nature of the Reactants

物質は、化学変化を起こす速度が著しく異なる。 反応間の反応性の違いは、物質の構造の違いによるもので、例えば、物質が溶液状態か固体状態かが重要です。 また、反応物の分子内の相対的な結合強度も関係している。 例えば、強い共有結合で結ばれた原子を持つ分子間の反応は、弱い共有結合で結ばれた原子を持つ分子間の反応よりも遅い速度で進行する。