主な相違点 – 一次とゼロ次反応速度論
化学反応速度論は、化学反応の速度を記述するものです。
化学反応速度論の概念は、質量作用の法則によって初めて発展しました。
質量作用の法則は、化学反応の速度が反応物の質量に比例することを記述しています。
化学反応速度論によると、反応は0次反応、1次反応、2次反応に分類される。
一次と零次の主な違いは、一次反応の速度がある反応物の濃度に依存するのに対し、零次反応の速度は反応物の濃度に依存しないことである。
第一次反応速度論とは
一次速度論とは、反応速度が一方の反応物のモル濃度に依存する化学反応のことである。
反応速度は1つの反応物の濃度に比例する。
化学反応には他の多くの反応物質が参加することができるが、反応速度を決定するのは1つの反応物質だけです。
したがって、他の反応物質はこの特定の反応に関してゼロ次であることが知られている。
例えば、五酸化二窒素(N2O5)の分解を考えてみよう。
これは単分子反応です。
つまり、この反応は1つの反応物だけで構成されている。
この反応の速度は次のように与えることができます。
2N2O5(g)→4NO2(g)＋O2(g)です。
反応速度＝k[N2O5(g)]m
kは速度定数、[N2O5(g)]はN2O5(g)の濃度です。
mはN2O5(g)の濃度に関する反応の順序を示す。
上記の式は速度則として知られており、上記の式ではm=1です。
すると、反応速度は以下のように与えられます。
速度＝k[N2O5(g)
mの値は、実験的に求めることができます。
ここで、値は常に1であろう。
これは、N2O5(g)の分解が一次反応であることを示している。
また、反応の順序は反応物の化学量論係数と等しい場合と等しくない場合があります。
上の例では、化学量論的係数が2であるにもかかわらず、反応の次数は1です。
1次反応の速度をグラフにすると次のようになる。
上図において、暗い点があるグラフは、反応物濃度対反応時間のグラフです。
反応物の濃度に応じて反応速度が変化していることを示す曲線グラフです。
ゼロ次動力学とは？
反応速度が反応物濃度に依存しない化学反応のことをゼロ次速度論といいます。
つまり、反応物の濃度は反応速度に影響を与えない。
したがって、温度が一定であれば、零次反応速度論では反応速度が一定になる。
どのような反応物質が存在し、その濃度をどの程度変化させたとしても、反応速度は変わらないだろう。
したがって、反応速度は次のように与えられる。
反応速度 = k
ここで、kは反応速度定数です。
0次反応の良い例として、白金触媒の存在下での亜酸化窒素の分解があります。
2N2O(g) → 2N2(g) + O2(g)
この反応の速度は、速度定数に等しい。
したがって、この反応の速度は以下のように与えることができる。
反応速度 = k[N2O(g)]0
図2：反応物濃度-反応時間グラフ
上のグラフは、0次反応速度論における反応物濃度の反応時間に対する変化を示している。
直線的なグラフです。
一次とゼロ次動力の違い
定義
一次反応速度論。
一次速度論とは、反応速度が1つの反応物のモル濃度に依存する化学反応のことである。
ゼロ次速度論。
反応速度が反応物の濃度に依存しない化学反応のこと。
反応物濃度 vs 時間グラフ
一次速度論。
一次反応速度論： 反応濃度-時間のグラフは曲線になる。
零次反応速度論。
反応物濃度
一次速度論。
一次速度論：反応物濃度に依存する反応。
零次速度論。
零次速度論は反応物濃度に依存しない。
レート法
一次速度論。
一次速度論： 速度定数に反応物濃度を乗じたもの。
零次速度論。
零次反応速度則は速度定数のみを含む。
結論
速度法則または速度方程式は，系の化学反応速度に関する最も重要な詳細を与える．これは、一定の温度における反応物濃度と速度定数に関する特定の反応の速度を記述する。
化学反応の速度論によれば、反応には3つの主要なタイプがあります。
それらは、0次反応、1次反応、2次反応です。
これらの反応は、特定の系に存在する反応物に対する反応の順序によって、互いに異なる。
