反応機構（反応速度）

質問

皆さんはじめまして。
shunji304といいます。
私は化学の分野をそれほどやっておらず、私なりに図書館で物理化学の本をあるだけ調べたのですがよく分かりませんでした。
自分なりの考察を書くことがとても恥ずかしいのですが思い切って質問させて頂きました。
よろしくお願いします。

A+B→C 速度定数 k1f…(1)
C　→A+B 速度定数 k1r…(2)
C+B→2D 速度定数 k2 …(3)

１全体の反応式を示せ
２成分A～Dについて濃度の時間変化を示す式を示せ
３間体Cについて定常状態近似を適用し、Aの時間変化をあらわす反応速度式を求めよ。

という課題を物理化学の講義で与えられました。
分からない部分が多数あります。
まず私が考察した事を書かせていただきます。

１全体の反応を表す式なので
A+B→C+B→2D

２(1)式より
-d[A]/dt=-d[B]/dt=k1f[A][B]
(2)式より
-d[C]/dt=k1r[C]
(3)式より
-d[C]/dt=-d[B]/dt=k2[C][B]
を用いて
2D→C+Bとして
-1/2(d[D]/dt)=-d[C]/dt-d[B]/dt
よって
d[D]/dt=2(k1r[C]+k1f[A][B])

３定常状態近似なので
d[C]/dt=0
とするまでは分かりましたがここらは分かりません。

恐縮ですが、解き方を教えていただけないでしょうか。

回答No.1

noname#160321 · ベストアンサー

このキャラクタベースの掲示板で反応式を書くのはしんどいんですが、かなりお困りのようなので。
まず
>A+B→C+B→2D
これはアウト、逆反応が書けないので⇔で代用するとして、
A+B⇔C　　(1)
C+B→2D　(1')

>-d[A]/dt=-d[B]/dt=k1f[A][B]
[A]が増える方もちゃんと書かないといけないので
d[A]/dt=-k1f[B][Ａ]+k1ｒ[Ｃ]　(2)

d[Ｃ]/dt=k1f[A][B]-k1ｒ[Ｃ] -ｋ2[C]［B]　(3)

d[Ｄ]/dt＝２*ｋ2[C]［B]　(4)

になります。(多分・爆）
そこで
d[C]/dt＝０　(5)
と置きますから(3)を変形してから積分してください…あーもっと式の書きやすい方法はないものか。

なお
＞2D→C+Bとして
などと何処にも書いてありません。
m(_ _)m

お礼

詳しい説明ありがとうございます。
本当に分かりやすく前に比べて理解が深まりました。

回答No.2

c80s3xxx

1.
ここでいう「全体の反応式」というのは，英語なら overall という意味でしょう．要するに，中間体とかはどうでもよくて，出発物質がどういう化学量論で反応してどういう生成物ができるのか，という式を示せということ．

2.
A は反応1によって消費され，反応2によって生成される．d[A]/dt にはこの両方が効く事に注意．
B，C についても反応が複数あることに注意．
ここがちゃんと書けなければ，3はどうしようもありません．

お礼

これからの応用にも同じように処理してみます。
ありがとうございました。