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Arrheniusの式(速度論)について
卒論を書くのにこれでてまどっています。式の意味は分かったのですが, 活性化エネルギー=エネルギー障壁の高さの関係がよく分かりません。 化学反応は温度に依存するといいますが、反応が進行するときどのような 変化が温度に依存しているのでしょうか?基本的なことが分かっていないので 教えてください。参考書をいくつか読んだのですが、あまり参考にならなかっ たのでお願いします。
- sabuwekiko
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- 化学
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物質が一応その状態にあるのですから, とりあえずは安定しているわけですね. つまり,窪地のようなところにいる(窪地A). 高さがエネルギー(本当は自由エネルギー)だと思ってください. さて,離れたところにもっと低い窪地Bがあるとしましょう. エネルギーが低い方に行きたがるのが大原則ですから, 窪地Bに行きたいのですが, 窪地Aと窪地Bの間にはちょっと高いところがある. 高いところがなければ,両方が窪地になりませんね. 高いところがエネルギー障壁で, 窪地Aからのエネルギー差をΔE としましょう. 高いところを越えなければ窪地Bに行けない. さて,温度エネルギーで障壁ΔEを越えられる確率は exp(- ΔE/RT) に比例します. R は気体定数,Tは絶対温度. この exp(- ΔE/RT) はどこかで見ましたよね! 障壁を越えれば,窪地Bまで勝手に転がり落ちます. そうすると,Tが大きい方が窪地Bへ移りやすいですか? それともそ,Tが小さい方? わかりますよね. で,反応速度はどうなります? ついでに,上のたとえで触媒の説明もしましょう. 触媒は窪地Aと窪地Bの高さは変えませんが, 障壁に切り通し(あるいはトンネル)をつくって, ΔE の高さを低くします. そうすると,exp(- ΔE/kT) はどう変化します? 反応速度はどう変化します? なお,物理の方では確率因子を exp(- ΔE/kT) (k はボルツマン定数)の形に書くことが普通です. 両者ではΔE の定義が違い, exp(- ΔE/RT) のときはモル当たり exp(- ΔE/kT) のときは1分子当たりです. 実際,R=Nk (N はアボガドロ数) ですからOKですね.
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- atsu4
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非常に大雑把なイメージで、次のように考えると 分かりやすいのでないか、と思います。 化学反応が進行するためには、反応物のある部分の化学結合が 切断されて、別の化学結合が形成されて生成物となる。 その化学結合を切断するには、エネルギーが必要。 温度が高くなると、その反応物が持つ熱エネルギーが 大きくなるから、反応が進行しやすい。 活性化エネルギーは、化学結合を切断するのに必要なエネルギーで、 そのエネルギーより大きなエネルギーを反応物の分子が持つと、 化学結合が切断されて(エネルギー障壁高さを超えて)、 反応が進行する。 ということで、良いでしょうか?
お礼
活性化エネルギーの意味がわかりました。参考書ではイメージが湧かなかったので苦労していました。ありがとうざいます。
- Take_chan
- ベストアンサー率39% (64/164)
その反応を起こすために一時的に 高いエネルギー状態(無理がある状態)になってからでないと 反応が進まないということで、活性化エネルギーというのは、 どれくらい無理な状態かということです。 人だって、そのまま飛び上がれないから、反動をつけたりしますよね。 それと同じようなものだと思って下さい。 反応速度のことを言ってるのかな? 温度が高いということは分子運動が活発になりますよね?そうなると反応速度はどうなると思います?また、発熱を伴う反応の場合、系内の温度が上がっていくので、どうなるでしょう?
お礼
反応速度のこともよくわかっていませんでした。教えていただいたホームぺージ大変参考になりました。ありがとうざいました。
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