【7】化学反応の速さとしくみ【化学解説】

化学反応の速さとしくみカリキュラム

この記事では、化学「化学反応の速さとしくみ」の解説をしていきます。

この項のポイントは以下の3つです。

ポイント
  • 化学反応の速さ
  • 反応条件と反応速度
  • 化学反応のしくみ

「化学反応の速さとしくみ」は、化学の7つめの章で、深く理解しないままなんとなく通過する人が多いです。

しかし、捨てるほど難易度の高い分野でもないです!

しっかり勉強していきましょう。

この単元をマスターすれば、化学の点数にあと一声追加できます!

なお、前の章はこちらから飛べます。

化学反応の速さ

この項目を勉強する意味は「この章の入り口。しっかり理解して次に進もうです。

勉強していきましょう!

 

化学反応には速さがあります。

化学反応の速さ
  • 速い反応:燃焼など
  • 遅い反応:カイロ・錆びなど

化学ではこの反応の速さも勉強していきます。

 

反応速度は以下の式で表されます。

反応速度の公式

反応速度=反応物のモル濃度減少量〔mol/L〕/反応時間〔s〕

分子は「反応物のモル濃度減少量=生成物のモル濃度増加量」とも言える。

式の意味は簡単で、「1秒あたり何モル濃度の物質が反応しましたか」ということを言っています。

 

気をつけて欲しいことは、「同じ反応でも着目する物質によって反応速度は違う」ということ。

例えば、H2 + I2 = 2HIの反応を見て下さい。

H2とI2が1mol反応すると、2HIは2mol生成します。

ということは、反応速度もHIはH2の2倍になるわけです。

反応条件と反応速度

この項目を勉強する意味は「この章のキモとなる箇所。堅実に進めば、この章をマスターできるです。

勉強していきましょう!

 

ヨウ化水素の反応速度をvとすると、vは水素のモル濃度〔H2〕とヨウ素のモル濃度〔I2〕の積に比例するとわかっています。

式にすると・・・

H2 + I2 = 2HI

v = k〔H2〕〔I2〕(kは比例定数)

ただ、速度反応式は実験的に求められるものなので、化学反応式の係数には関係がないことを注意しよう!

化学反応の速度を速くする

この反応速度、速くする方法があります。

反応速度を速くする
  • 固体の反応物を細かくして、表面積を増やす
  • 温度を上げる
  • 触媒を使う

表面積を増やしたり温度を上げると反応速度が上がるのはイメージしやすいかと思います。

 

触媒とは「反応の前後で自身は変化せず、反応速度を大きくする物質」のこと。

例えば、使い捨てカイロは鉄が酸化する時に発生する熱で温まります。

カイロには鉄の他に塩類が含まれており、その塩類が触媒として働き鉄の酸化を促進させます。

 

化学反応のしくみ

この項目を勉強する意味は「この章のキモとなる箇所。でも、難しくはないのでしっかり覚えていこう!です。

 

化学反応のしくみで学ぶことは「活性化エネルギー」に尽きます。

活性化エネルギーとは「化学反応を起こさせるのに必要なエネルギー」のこと。

H2 + I2 = 2HIの反応の場合、活性化エネルギーは174kJであると測定されているため、H2 + I2 に外部から174kJの仕事を与えれば反応が始まるということです。

テッド
テッド

水素とヨウ素の反応は、約400℃に加熱しないと起こりません。
単純に二つを混ぜれば反応が始まるということでもないんです。

また、活性化エネルギーが大きい反応ほど、ゆっくり進みます。

 

ここで、H2 + I2 = 2HIの反応に白金触媒を使うことを考えると・・・。

白金触媒を使うと活性化エネルギーは174kJ→49kJになるので、反応が起きやすくなり、さらには反応の速度も速くなります。

まとめ

「化学反応の速さとしくみ」について理解できましたか?

この記事の内容をまとめます。

まとめ
  • 化学反応の速さ:遅い反応・速い反応がある
  • 反応条件と反応速度:反応速度を速くする方法がある
  • 化学反応のしくみ:活性化エネルギーを理解する

前の電池の分野が難しい分、ここまで来れない人が意外といます。捨てるほど難易度が高くないので、点を取っていきましょう!

さて、しっかり理解したら次の単元に進みましょう!

よくわからなかった人は、繰り返し勉強して、堅実に進みましょう!

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