反応速度

質問

なんで温度が高いと反応速度が速いのかを、高校の教科書を参考にせずに説明せよっていう問題が出て、どんな答え方をすればよかったのかなと思って質問しました。いま化学科の一年です。回答お待ちしております

回答No.3

psa29 · ベストアンサー

まず、温度について考えると、温度が高いほどその物質の分子運動が激しくなると考えられます。
いま、20℃の気体を考えると、その気体に含まれる全ての分子が20℃に相当する激しさの運動をしている訳ではありません。
運動が激しい分子や穏やかな分子などが混在し、分布をもっているのです。

この分布は、なぜかは知りませんがボルツマン分布をしています。
20℃の気体分子のエネルギー（運動の激しさ）の分布はボルツマン分布に従うので、エネルギーを横軸に分子の数を縦軸に分布図を作り、全体の面積が1になるよう規格化します。

化学反応が進行するためには、活性化エネルギーというエネルギーが必要で、反応の種類によってその値は変化します。
この値をEとすると、20℃の気体分子の中でEの値よりも大きなエネルギーを持つ分子の割合はexp(-E/RT)となります。ここでＴは20℃に相当する絶対温度。
ゆえに20+273=293のことです。

化学反応はEよりも大きなエネルギーを持つ分子の割合に比例すると考えられますよね。
つまり、Eよりも大きなエネルギーを持つ分子の割合が0.2（20％）の時と0.4（40％）の時とでは、0.4の方が2倍反応が速いと考えられます。
この時の比例定数が頻度因子で、Eよりも大きなエネルギーを持つ分子の割合がexp(-E/RT)なので、両者の積が反応定数になります。

温度が高くなれば、当然、活性化エネルギーよりも高いエネルギーを有する分子の割合は増加するので反応は速くなります。

回答No.2

hajimex

では要点を示しておきますね。

反応を分子レベルで考えればよいと思います。
反応は運動している分子同士が衝突するときに起こります。
温度が上がるとこの分子の運動が活発になり、速度が上がります。
速度が上がると分子の衝突頻度は‥？

補足

アレニウスの式のボルツマン因子の大きさがどのように変わるかとあわせて説明しなければならないようです。

回答No.1

hajimex

「高校の教科書を参考にせずに説明せよ」ということは「大学の講義で使う本や大学図書館の本を参考にして説明せよ」ということでしょう。
大学で使っている物理化学の本を参考にすればよいのでは？
高校の教科書の内容とは違った角度から説明できるはずです。

補足

一通り調べたんですけど、なんか要点がわからなくて・・・