高校化学
Unit 08
反応速度
反応が速い・遅いを決めるのは何？速度式と活性化エネルギー、触媒の役割を図で理解しよう。
📈 速度式⛰️ 活性化エネルギー🔬 触媒の効果
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反応速度と速度式
反応速度は単位時間あたりの反応物の濃度減少または生成物の濃度増加で表す。速度式 v = k[A]m[B]n で表され、k は速度定数（温度のみに依存）、m, n は反応次数（実験から求める）。
📊 反応速度に影響する因子
| 因子 | 影響 | 理由 |
|---|---|---|
| 温度上昇 | 速度が大幅に増加 | 粒子の運動エネルギーが増加し、活性化エネルギーを超える衝突頻度が増える |
| 濃度増加 | 速度が増加 | 単位体積あたりの粒子数が増え、有効衝突の頻度が増える |
| 触媒の添加 | 速度が増加 | 活性化エネルギーを下げることで、より多くの粒子が反応できる |
| 表面積の増加 | 不均一系で速度増加 | 反応する界面の面積が広くなる（例：鉄粉 vs 鉄板） |
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活性化エネルギーと触媒
活性化エネルギー Ea は反応を起こすために越えなければならないエネルギーの山（ポテンシャル障壁）。触媒はこの山の高さを下げ、反応速度を増加させる。触媒自身は反応の前後で変化しない。
図2：活性化エネルギーとエネルギー図。触媒は活性化エネルギーを下げるが、反応エンタルピー ΔH は変わらない。
⚠️ 触媒は反応速度を変えるが、平衡状態（平衡定数）は変えない。正反応と逆反応の両方の活性化エネルギーを同じだけ下げるので、平衡組成は変化しない。
✅ この単元のまとめ
- 反応速度 v = k[A]ᵐ[B]ⁿ（k：速度定数、m, n：実験から決定）
- 速度定数 k は温度に依存（高温 → k 大 → 速い）
- アレニウス式：k = Ae^(−Ea/RT)（Ea が大きいほど温度への感受性が高い）
- 活性化エネルギー Ea：反応が起こるために必要なエネルギーの壁
- 触媒：Ea を下げ速度を増大させる（ΔH・平衡定数は変わらない）
- 速度への影響：温度 > 触媒 > 濃度の順で効果が大きい（一般的に）
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