物質の反応の進みやすさについて

質問

人から聞いたのですが、圧力が高いと反応が進みやすい聞いたのですが、なぜなのでしょう？また、粒子径が大きいより小さいほうが反応が進みやすいと聞いたのですが、何でなのでしょうか？
酸化でも窒化でもどんなことでも構いません。
化学の分野の話はあまり分からないのでどなたか教えていただきたいです。お願いします。また、何か参考になる本やサイトがあれば一緒に教えていただきたいです。

回答No.2

mogula · ベストアンサー

なるべく簡単に説明しますね。
専門家の方に怒られるかもしれませんが・・・。

化学反応は、粒子と粒子が衝突して起こります。
つまり、粒子の速度（＝温度）が同じなら粒子の密度（＝圧力）が高いほどぶつかりやすいので反応しやすくなります。
　粒子を人だと考えてください。北海道の大湿原のようなほとんど人がいないようなところで人と人がぶつかる確率と休日の新宿の駅前を歩く時に人と人がぶつかる確率は後者の方が大きいですよね？

粒子系に関しては、小さい方がちょこまかとよく動くからです。ねずみと象を想像してみてください。ねずみの方がはげしく動き回りますよね？激しく動けばそれだけぶつかりやすいということです。
　上で、速度＝温度と書きましたが厳密には正しくなく、温度＝運動エネルギーです。で、運動エネルギーは粒子の質量と速度で決まります。つまり、同じ条件（等温・等圧）ならば、粒子が小さい（＝質量が小さい）方の粒子はより速く動き回っていることになります。速く動けば、それだけぶつかりやすいのです。

お礼

回答ありがとうございます。
このような反応を表す反応式や法則のようなものはあるのですか？
よろしければ教えていただきたいです。

回答No.3

mogula

＞このような反応を表す反応式や法則のようなものはあるのですか？

具体的に＊＊の法則というようなものは今思いつかないのですが、敢えて挙げれば、熱力学の基本法則から導き出された結果とかでしょうか？
＞小さい方がちょこまかとよく動くからです
という部分に関しては気体分子ならマクスウェル分布がそれに当たると思います。

今ここで全てを説明するのは私には不可能なので、
ご質問の内容を詳しく知りたいのなら、物理化学という学問分野の中の熱力学や反応速度論の本をお読みになることをお勧めします。
熱力学は、平衡系での反応性を、反応速度論では平衡になるまでの過渡的な時間変化について論じられています。最近では、それらを統合して扱う非平衡系の熱力学も注目されていますが。
純粋に、理想粒子の衝突性という観点からなら統計力学がそれに当たるともいますが、こちらは全くもって自信が無いです。

回答No.1

lone_lynx

圧力が高い＝その空間内の分子密度が高い＝分子間距離が近い＝分子同士が出会う確率が高い
ということです。反応は分子同士が出会うことで起こりますからね。

粒子径というのは、光学的に見えるレベルの粒子ですか？それとも分子の大きさ？

光学的に見えるレベルの粒子、つまり粉とか液滴とかミストのことでしたら、一般的には小さいほうが反応が進みやすいですね。
なぜなら単位重量あたりの表面積が大きいからです。表面積が大きいほうが、上述のように分子同士が出会う確率が高いからですね。

こんなところでよろしいでしょうか＾＾

お礼

回答ありがとうございます。
このような反応を表す反応式や法則のようなものはあるのですか？
よろしければ教えていただきたいです。