反応速度式と速度定数
カメレオン先生速度定数kは、濃度を変えても変わらない定数。初期の濃度と速さの組を2つ以上比べれば、kも次数も実験から決められるよ。
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- 反応速度vと反応物（新しいタブで開きます）の濃度の関係を表す式を反応速度式といい、v=k[A]のように濃度のべき乗に比例する形で表せることが多い。
- 反応速度式の比例定数kを速度定数といい、同じ反応・同じ温度・同じ触媒の条件では濃度が変わっても一定の値になる。
- 反応速度式のべき（反応の次数）は化学反応式の係数からはわからず、濃度を変えて速さを測定する実験で確かめる。
詳しく
反応速度式v＝k[A]の形
多くの反応では、反応速度vは反応物の濃度のべき乗に比例することが実験でわかる。反応物Aだけが関わる単純な反応では、という式で表せることが多い。この式を反応速度式、比例定数kを速度定数（反応速度定数）という。
反応速度式の濃度のべき（この例では[A]の1乗）を反応の次数という。のときAについて1次（全体でも1次）の反応といい、のときは2次の反応という。次数は化学反応式の係数からはわからず、実験で確かめる必要がある。
速度定数kの値は、同じ反応・同じ温度・同じ触媒の条件であれば、反応物の濃度が変わっても変化しない定数である。kの値が大きいほど、同じ濃度でも反応は速く進む。kは温度や触媒が変わると変化する（次のページ以降で学ぶ）。
例：初期の濃度と速さから速度定数を求める
ある反応Aについて、反応物Aの初期濃度[A]₀を変えて、反応が始まった直後の反応速度v₀（初期の反応速度）を測定したところ、次の結果が得られたとする。 [A]₀＝0.10mol/L、v₀＝0.020mol/(L・s) [A]₀＝0.20mol/L、v₀＝0.040mol/(L・s) [A]₀＝0.40mol/L、v₀＝0.080mol/(L・s)
[A]₀を2倍にするとv₀も2倍になっているので、この反応はAについて1次（v＝k[A]）と判断できそうだ。速度定数kは、どの行でもk＝v₀／[A]₀＝0.020／0.10＝0.20/sと、同じ値になることで確かめられる（他の行でも0.040／0.20＝0.20、0.080／0.40＝0.20）。
したがって、この反応の反応速度式はv＝0.20[A]（kの単位は/s）と表せる。[A]＝0.50mol/Lのときの反応速度を求めると、v＝0.20×0.50＝0.10mol/(L・s)だ。
なぜ次数は係数と一致しないのか
化学反応式の係数は、反応の前後で物質量がどういう比で変わるかを表すだけで、反応がどのような経路（反応機構）で進むかを表していない。
実際の反応は、多くの場合いくつかの段階（素反応）を経て進み、そのうち最も遅い段階に関わる反応物の数が反応の次数を決める。そのため、反応式の係数と次数が一致しないことが多い。
だから反応の次数や速度定数は、反応式を見ただけでは決まらず、濃度を変えて速さを測定する実験によって確かめる必要がある。
確認問題
確認問題（解答用紙）
スマホやタブレットで読み取ると、この問題をその場で解けます。
https://manazoo.com/science/rate-law-and-rate-constant/?from=print#quiz
反応速度式v＝k[A]のkは何と呼ばれるか。
- ◯ 速度定数
- ◯ 活性化エネルギー
- ◯ 反応の次数
- ◯ 平衡定数
正解：速度定数
反応速度式の比例定数kを速度定数（反応速度定数）という。同じ反応・同じ温度・同じ触媒の条件では、濃度が変わっても一定の値になる。同じ反応で、[A]₀＝0.30mol/Lのとき初期の反応速度v₀＝0.060mol/(L・s)だった。この反応がAについて1次（v＝k[A]）であるとき、速度定数kは何/sか。
答え：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
正解：0.20
k＝v₀／[A]₀＝0.060／0.30＝0.20/s。反応速度式がv＝0.20[A]（kの単位は/s）のとき、[A]＝0.80mol/Lでの反応速度vは何mol/(L・s)か。
答え：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
正解：0.16
v＝0.20×0.80＝0.16mol/(L・s)。反応速度式の反応の次数は、何によって決まるか。
- ◯ 反応物の分子量で自動的に決まる
- ◯ 濃度を変えて反応速度を測定する実験で確かめる
- ◯ 化学反応式の係数を見ればわかる
- ◯ 生成物の色で判断する
正解：濃度を変えて反応速度を測定する実験で確かめる
反応式の係数（新しいタブで開きます）は物質量の比を表すだけで、反応の経路（反応機構）を表していない。反応の次数は、濃度を変えて反応速度を測定する実験によって確かめる必要がある。
単元のポイント
- 反応速度式 反応速度と反応物の濃度の関係を表す式。v=k[A]のように濃度のべき乗に比例する形で表せることが多い
- 速度定数 反応速度式の比例定数k。同じ反応・同じ温度・同じ触媒の条件では濃度に関係なく一定の値になる
- 反応の次数 反応速度式での濃度のべき。化学反応式の係数とは一致しないことが多く、実験で確かめる必要がある