このページの使い方(参考書としての注意)

本ページは参考書です。授業・実験・レポートでは、指示された記法(対数の底・有効数字・単位系)に従ってください。 ここでは関数の形と物理的意味直線化の狙い、単位の読みを短い文章で添えて記憶に残るように整理します。 :contentReference[oaicite:6]{index=6}

まずは “見やすい式カード” で要点をつかむ

\[ y = a\,x + b \]

意味: 傾き \(a\) は「1増やすと \(y\) がどれだけ増えるか」、切片 \(b\) は \(x=0\) のときの \(y\)。

化学で: Beer–Lambert:\(A=\varepsilon l c\)(\(b\approx0\))。傾き \(=\varepsilon l\)。単位は \(\varepsilon\) が \(\mathrm{L\,mol^{-1}\,cm^{-1}}\)、\(l\) が \(\mathrm{cm}\)。

\[ y = A\,e^{k x} \]

直線化: \(\ln y = kx + \ln A\)(片対数で直線)。一次反応では \(\ln[A]= -k\,t + \ln[A]_0\)。

読み取り: 傾き \(k\) は速度定数(単位 \(\mathrm{s^{-1}}\) 等)に相当。

\[ y = a\,x^{\,b} \]

直線化: \(\log y = b\,\log x + \log a\)(両対数で直線)。傾き \(b\) が指数。

\[ k = A\,e^{-E_a/(RT)} \]

直線化: \(\ln k = -\dfrac{E_a}{R}\,\dfrac{1}{T} + \ln A\)。傾き \(= -E_a/R\)、切片 \(=\ln A\)。

単位: \(E_a\) は \(\mathrm{kJ\,mol^{-1}}\)(または \(\mathrm{J\,mol^{-1}}\))。\(R=8.314\,\mathrm{J\,mol^{-1}\,K^{-1}}\)。

操作:式カードはクリック/タップで拡大表示できます(細部が読みやすい)。

代表的な関数と化学での出現例(一覧)

関数の型数式化学での例直線化の典型
一次(直線) \(y = a x + b\) Beer–Lambert:\(A = \varepsilon l c\) そのまま \(y\)–\(x\)
指数 \(y = A e^{k x}\) \([A](t) = [A]_0 e^{-k t}\) \(\ln y\)–\(x\)
べき \(y = a x^{b}\) 拡散・分光など \(\log y\)–\(\log x\)
Arrhenius \(k = A e^{-E_a/(RT)}\) 速度定数の温度依存 \(\ln k\)–\(1/T\)

関数プロッタ(線形・指数・対数・べき)

片対数で指数、両対数でべき乗が直線に見えることを、実際に確かめましょう。

CSV(x,y)を表示

直線化のデモ(データ生成 → 直線当てはめ)

Arrhenius:傾き \(-E_a/R\)、一次反応:傾き \(-k\)、Beer–Lambert:傾き \(\varepsilon l\)。
どれも「直線に写像」して**傾き・切片の物理量**を読むのがコアアイデアです。 :contentReference[oaicite:7]{index=7}

上:元スケール

下:直線化スケール(最小二乗直線を重ね描き)

直線化データ(x, y_trans)のCSV