化学反応速度についての質問です。

質問

生成物が時間ごとに以下のように生成したそうです。
時間[hr]　0　　　1　　　2　　　3　　　4　　　6
濃度[mM]　0　　0.27　0.55 　0.83　　1.11　1.66

このときの次数とかはだせますか？
私が知ってる反応速度則はX→YのときのきXの初濃度がわかっているとき、Bの生成速度は…とかならわかるんですが、初濃度が分からないはどうすればいいのでしょうか。

単純な質問かもしれませんが、困っています。解答よろしくおねがいします。

回答No.7

easylife · ベストアンサー

no.6です。

んー、考えてみましたが、どう考えてもこれだけの情報で次数を求めるのは、普通は無理でしょうねえ。
何しろ何物質あるのかすら分からないですからねー。

こういう答えはいかがでしょうか？

(1)次数を推定しなさい
0

(2)また、その根拠も述べなさい
示された濃度と時間をグラフにプロットすると、各点はほぼ一直線上に乗り、生成物Aの濃度は時間に比例すると考えられる。
これは即ち、速度がv=k（一定）のような式で表される反応であることを意味している。

確かにほぼ一直線ですが、厳密には違うので、次数が0に近い小数になるような答えかと私は思っていたのですが、上の答えだと整数ということになってしまいますね。
出題者の意図を聞いてみたいところです。
自分の言ってることがおかしいとは思っていませんが、求められている正解であるという保証までは残念ながらできかねますので、自信なしということにさせていただきます。
もしもご参考になりましたら幸いです。

お礼

ぜひ、参考にします。というか参考にさせてください！！
出題者の意図は謎ですが、easylifeの回答になんとなくですが納得できます。

最後までお付き合いしてくださりありがとうございました。

感謝感激です。

回答No.8

QT-money

No.7の方の回答が、まさに根拠も的確だと思います。
あとは後学のためにアドバイスだけ。

０次（零次）反応という言葉を検索してみてください。
あちこちの大学の講義資料がWebで見られますよ。
ちなみに、問題文を拝見して察するに、
学生に考えさせるためのひっかけ問題でしょうね。

お礼

ひっかけですね。
そんなことしそうな教官です・・・

ありがとうございました。

回答No.6

easylife

micha-pieさん、こんにちは！

生成物の濃度変化だけを見ていても確かに速度則については何もいえません。
ただし、問題の反応が、おっしゃっているような

X→Y

という式で表され、かつ、この反応が素反応であると仮定するのであれば、

v=d[Y]/dt=k[X]

という速度式となり、1次反応（次数は1）となります。

aA+bB→C

ならば

v=d[C]/dt=k[A]^a[B]^b

ですね。
どちらにしても、条件が足りない気がするので、完全な形の問題文をお載せになることをお勧めします。

さて、上で仮定した反応においては、XとYの初濃度をxと0とすれば、[X]+[Y]=x+0=xが常に成り立ちますから、速度式から、

d[Y]/dt=k(x-[Y])

が成り立つことになります。
これを時間で積分すると、

-ln(x-[Y])+ln(x)=kt、つまり[Y]=x(1-exp(-kt))

となることが分かります。
ですから、速度式が最初に仮定した式であるならば、今求めた[Y]の式に時間と濃度の各データを代入することで、平均のxを求めることができるでしょう。
xだけでなくて反応の次数をも出すという問題なのであれば、

d[Y]/dt=k[X]^n（次数がn）

として同様に積分し、xとnを求める問題なのかもしれませんね。
パソコンで書くのは結構大変なので、ちょっとご自分でやってみてください。

「hr」は間違いであるとのご回答もあるようですが、確かにSI単位系で表示すると決められている場合なら「h」と書くべきでしょうが、一般にはどんな表記の仕方でも間違いというわけではないでしょう（人に通じれば^^;）。
特に「hr」に関して言えば、英単語の「hour」の略号として「hr」と書いていると考えられるので、私にはますます間違いだとは感じられません。
もしもSI単位しか認められないのであれば、「atm」とか「Å」とか（sではなくて）secとかも全部間違いですね。
アメリカ・イギリスが世界中に迷惑をかけている、ヤード・ポンド法による単位なんか、もう最悪ですよね^^;

専門が化学なので経験者ということにしておきます。

補足

回答ありがとうございます！

しばしじっくり考えてみます。

それから、問題をそのまま写してみたいと思います。↓

ある化学反応系で生成物Aの濃度が以下の表のように変化する。配布されたグラフ用紙を用いて次の問いにこたえなさい。

（１）　次数を推定しなさい
（２）また、その根拠も述べなさい。

時間　[hr]　0　　　1　　　2　　　3　　　4　　　6
濃度[mM]　0　　0.27　0.55 　0.83　　1.11　1.66
こういうもんだいです。

回答No.5

pricedown

#2の方へのお礼を見て感じたのですが、micha-pieさんにこの問題を出した人も、反応次数について正しく理解していないように思います。

もしもその出題者が貴方の教官や先輩なのならば、この質問の回答をすべて印刷して見せてあげてください。

はっきり言って、この問題は欠陥が多いために正解を導くことが出来ません。

回答No.4

sanori

＃２です。
次数を求めるのも無理です。

仮に
（１）Ａ＋Ｂ → Ｘ
（２）２Ａ＋Ｂ → Ｙ
（３）Ａ＋Ｂ＋Ｃ → Ｚ
（４）３Ａ＋Ｂ→Ｗ
の４通りを考えてみましょうか。
どの反応も、左辺の物質の濃度が十分大きければ、生成物ＸもＹもＺもＷも時間に比例して濃度が増大します。

ご質問の条件からですと、時間に比例して０．２７ｍＭ／ｈｒの速度で生成物が生成することしかわかりませんので、結局、次数がわからないことになります。

補足

ありがとうございます。

これはある問題を解いているのですが
（１）　次数を推定しなさい
（２）また、その根拠はなにか？
という問いにわかれていますが、引っ掛け問題ということになりそうですね。

ありがとうございます。糸口がみえてほっとしました。

回答No.3

pricedown

そもそも生成物の濃度変化だけからでは、反応次数を判断することは出来ませんよ。そのようなことが出来るのは、特定の条件が揃った場合に限られます。

あなたは反応次数についてよく理解できていません。まずは反応次数とは何かということから確認しなおしてください。

回答No.2

sanori

事実としてあることは、
「１時間当たり０．２７ｍＭの割合で（時間に比例して）生成物が発生している」
ということだけなので、
得られる情報は、
「Ｘの濃度は、まだまだ殆ど変わらない」
ということだけです。

これだけのデータでは、数式をどういじっても、これ以上の情報は得られません。

お礼

回答ありがとうございます。

グラフ用紙を使いグラフを書くと、次数が推定できるようなのですが。
次数の推定も無理でしょうか？

回答No.1

c80s3xxx

まず，時間の単位は h であって，hr はメートルを mr とか書くのと同じで「間違い」．

本題．
濃度と時間の関係をまずグラフにしましたか？

お礼

回答ありがとうございます。

濃度と時間の関係は原点を通る直線になります。