酢酸エチルの逆反応が無視できないときの速度式

質問

酢酸エチルの反応で、逆反応を無視できるときと、無視できないときとで、加水分解の速度式がどう違うか、という質問がでました。

逆反応を無視できるときの速度式というのは
-d[CH3COOC2H5]/dt=k[CH3COOC2H5][H2O][H+]
となるようですが、この式の意味はわかりますが、この式も、自分でたてることはまだできません。
ただ、反応式の左辺の物質の濃度をかけるだけでいいのでしょうか？

また、逆反応を無視できないときにはどのようになるのでしょうか？
-d[CH3COOC2H5]/dt=k[CH3COOC2H5][H2O][H+][CH3COOH][C2H5OH][H+]
こんな感じになるんでしょうか。
ぜんぜんわかっていません＾＾；
よろしくおねがいします。

回答No.3

rei00 · ベストアンサー

この辺は詳しい方がおられるのでその方の回答をお待ちしていたのですが・・・。お忙しいのか御出でになりませんので，専門外ですが補足を。

> この式は、酢酸エチルの反応速度は、酢酸エチル、水、
> 水素イオンの濃度に比例する、ってゆう意味ですよね？

　チョットした事ですが，違っています。『酢酸エチルの反応速度』ではなく，「酢酸エチルの正反応の速度」あるいは「酢酸エチルの減少速度」です。

　お書きの式の左辺は，「酢酸エチルの濃度の時間当りの変化量」です。符号がマイナスですから減少している事を示しています。つまり，「酢酸エチルの減少速度」です。

　ここで，正反応と逆反応を分けて書くと次の様になります。正反応と逆反応の速度は異なりますから，それぞれ k, k' とします。

　正反応：
　　CH3COOC2H5 ＋ H2O → CH3COOH ＋ C2H5OH
　　　　　　　　　（速度定数 k）

　逆反応：
　　CH3COOC2H5 ＋ H2O ← CH3COOH ＋ C2H5OH
　　　　　　　　　（速度定数 k'）

　ここで，酢酸エチルは正反応で減っていき，逆反応で増えていきます。つまり，酢酸エチルの減少速度は「（正反応での減少速度）−（逆反応での増加速度）」になります。

　正反応での減少速度は，反応物質に当たる「CH3COOC2H5」と「H2O」の濃度に比例し，比例定数（これが反応速度定数です）が k ですから，次式になります。

　　正反応での減少速度 = k[CH3COOC2H5][H2O]

　同様に，逆反応での増加速度は次式で与えられます。

　　逆反応での増加速度 = k'[CH3COOH][C2H5OH]

　したがって，正味の酢酸エチルの減少速度は両者の差を取って，次式になります。

　　-d[CH3COOC2H5]/dt =
　　　k[CH3COOC2H5][H2O]ーk'[CH3COOH][C2H5OH]

　『逆反応を無視できる』とは，上式の右辺の第２項を無視できるという事ですから，次式になります。

　　-d[CH3COOC2H5]/dt = k[CH3COOC2H5][H2O]

　いかがでしょうか。チョット解り難いかもしれませんが，参考 URL にある説明も御覧になってみて下さい。

参考URL：

http://150.12.193.211/eac/chem/lec20-1.html

お礼

回答ありがとうございました。
もうほとんど解答ですね。
でも、説明もわかりやすかったです。
アドレスのとこに、知りたかった半減期のこともちょこっとのってたので参考になりました。
ありがとうございました。

回答No.2

minotaka

逆反応は正反応とは別物と考えるとよいです。

Ａ＋Ｂ←Ｃ＋Ｄ　　の反応ですね。

このときの注意として速度定数が変わるということです。仮にk'とすると速度式は次のようになります。

d[Ａ]dt=k'[Ｃ][Ｄ]　　

ですね。混乱するといけないのでｎとｍは省略しました。

補足

なるほど、別の式を考えてしまえばいいのですか。
ということは、二つの式であらわすことになるということですか？
一つの式にまとめることもできるのでしょうか。

回答No.1

minotaka

速度式を自分でたてられないのはまずいですね。式の意味もちゃんと理解してないのではないでしょうか。

Ａ＋Ｂ→Ｃ＋Ｄ　という反応（とりあえず逆反応は無視）があるとき、Ａの減る速度式は次のようになります。

－d[Ａ]dt＝ｋ[Ａ]^n×[Ｂ]^m

１次反応ならばｎもｍも考えなくてもよいです。
今回は酢酸エチルの加水分解の反応のようですから１コ１コ考えていけばわかるはずです。

補足

この式は、酢酸エチルの反応速度は、酢酸エチル、水、水素イオンの濃度に比例する、ってゆう意味ですよね？
逆反応を無視できる反応の速度式についてはなんとなくわかったんですけど、逆反応を無視できなくなるとどう考えていいかもわかりません。
なにも説明もなく、テキストに式だけ書かれていて、初めてみた式だったので。
答えではなくて、他の例とかでもいいので、なにかないでしょうか？