薬剤師国家試験出題項目

反応次数と速度定数

1 反応速度、反応速度式

反応速度は、反応物の濃度が単位時間あたりにどのぐらい減少するか、あるいは生成物の濃度が単位時間当たりにどれぐらい増加するかで表され、その単位は、[濃度]/[時間]である。反応速度は、微小時間間隔に対する微小時間間隔における濃度変化により表すことができる。

また、反応物Aが生成物Bになる反応(A→B)における反応速度については、下記のように表すことができる。


2 反応速度、反応速度定数、反応次数

 反応に関わる成分の数は反応ごとで異なることから、反応速度も成分の数により異なる。ある温度における反応物Aが生成物Bになる反応(A→B)の反応速度は、以下のように表すことができる。

この式におけるkは反応速度定数とよばれ、反応のしやすさを表す指標である。また、nは反応次数とよばれ、反応物濃度と反応速度の関与を表す指標である。

1)反応速度定数k
反応速度定数kは、反応のしやすさを表す値であり、反応物の濃度によらず一定の値を示す(反応固有の値である)。例えば、瞬時に起こる化学反応では、反応速度定数は大きく、徐々に起こる化学反応では、反応速度定数は小さい。また、反応のしやすさは、実験条件により異なり、反応速度定数は、温度、pH(特殊酸・塩基触媒反応)、緩衝液中の成分(一般酸・塩基触媒反応)、イオン強度、誘電率の影響を受けて変化する。

2) 反応次数
 反応次数は、反応速度と反応物の濃度の関係を示す値であり、反応次数が0、1、2の場合、それぞれを0次反応、1次反応、2次反応という。
例えば、ある温度における反応物Aが生成物Bになる反応(A→B)が2次反応により進行する場合、その反応速度は、以下のように表すことができる。

上記の式より、2次反応の場合には、反応速度は濃度の2乗に比例して変化することがわかる。

次に0次反応、1次反応、2次反応における速度と反応物の濃度の関係を示す。

・0次反応
速度と反応物の濃度は無関係であり、濃度が変化しても速度は一定である。
・1次反応
速度と反応物の濃度は比例の関係にあり、濃度が変化すると速度もそれに比例して変化する。
・2次反応
速度と反応物の濃度の2乗は比例の関係にあり、濃度が変化すると速度も変化する。

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