主な相違点 – 反応速度 vs 速度定数
化学反応は、基本的に生成物と反応物を含んでいます。
それとは別に、化学反応が完了するまで進行するために必要ないくつかの重要な条件があります。
その条件とは、適切な温度や圧力、イオンの強さなどです。
しかし、すべての化学反応は、反応速度と反応速度定数という2つの用語で説明することができる。
反応速度は反応の進行速度を表し、反応速度定数は反応の速度を定量化したものです。
反応速度と速度定数の大きな違いは、反応速度が単位時間当たりの反応物濃度または生成物濃度の変化であるのに対し、速度定数は特定の反応の速度に関係する比例定数であることです。
反応速度とは
反応速度とは、単位時間当たりの反応物濃度または生成物濃度の変化のことである。
これは2つの方法で求めることができる。
一つは、反応中に消費された反応物の濃度を、その消費に要した時間から割る方法です。
もう一つは、反応終了時に生成した生成物の濃度を、その生成にかかった時間で割る方法です。
これを短縮すると次のようになる。
速度 = [濃度] / 時間
しかし、ほとんどの場合、すべての反応物質が反応に消費されることはない。
そこで、ある時間における成分の濃度を「濃度の変化」としてとらえる。
これはΔという記号で与えられます。
時刻がt1のときに濃度を測定し、次にt2のときに濃度を測定したとすると、反応に要した時間は（t2-t1）＝経過時間（Δt）です。
よって、その時間をΔtとする。
すると、反応が完了する前でも反応速度を測定することができる。
反応速度 = Δ[反応物] / Δ時間 = Δ[生成物] / Δ時間
AとBの反応で生成物Cが得られる場合を考えてみよう。
A + B → C
上記の反応について、A、B、Cの濃度変化を求めることで、反応速度を測定することができる。
反応速度 = – Δ [A] / Δt
レート = – Δ [B] / Δt
レート = Δ[C] / Δt
AとBの濃度の前にマイナス記号があるのは、Δtの間に反応物質が減少することを示すためです。
これはCが消費されずに生成されるため、反応を通じてCの濃度が増加するためです。
上のグラフは、酵素反応における反応速度の温度依存性を示している。
最適温度とは、反応速度がピークになる温度です。
レートコンスタントとは
反応速度定数とは、特定の反応の速度に関係する比例定数です。
系の温度によって変化する。
反応速度定数によって、反応速度がわかります。
速度定数の記号は “k “です。
たとえば、AとBが反応して生成物Cが得られる場合。
レート = – Δ [A] / Δt
∴ Rate α [A] (レート・アルファ)
レート = – Δ [B] / Δt
∴ Rate α [B] (レート・アルファ)
以上の関係から、以下のように反応速度の式を作ることができる。
レート = k[A]a[B]b
ここで
k は反応速度定数です。
[A]はAの濃度
[B]はBの濃度
a は A に関する反応の順序
b は B に関する反応の順序です。
ある温度に対して、反応速度定数は一定の値を持ち、温度の変化に応じて変化する。
この温度依存性は「アレニウス方程式」と呼ばれる式で与えられます。
K = Ae-(EA/RT)
ここで
Kは反応速度定数
Aは指数関数的な前因子
EA は反応の活性化エネルギー
Rは普遍気体定数
T は系の温度
この式は、触媒の効果だけでなく、温度変化が反応速度定数に与える影響も示しています。
温度を上げると反応速度定数は大きくなる。
反応混合物に触媒を加えると、活性化エネルギーが減少し、反応速度定数が増加する。
反応速度と速度定数の違い
定義
反応速度。
反応速度とは、単位時間当たりの反応物濃度の変化または生成物濃度の変化のことである。
反応速度定数。
反応速度定数とは、ある反応の速度に関係する比例定数のこと。
モル濃度
反応速度。
反応速度： 反応速度は反応物、生成物のモル濃度に依存する。
反応速度定数: 速度定数は反応物、生成物のモル濃度には依存しない。
温度
反応速度。
反応速度は間接的に温度に依存する。
反応速度定数。
反応速度定数は基本的に温度に依存する。
時間
反応速度。
反応速度は、反応に要した時間に依存する。
反応速度定数: 速度定数は反応に要した時間に依存しない。
結論
反応速度と反応速度定数は、特定の化学反応に最適な条件（温度など）を決定する上で非常に重要です。
そうすれば、反応を扱いやすくなり、短時間で最適な量の生成物を得ることができるようになります。
したがって、反応速度と反応速度定数の性質と違いを理解することは非常に重要です。
