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2.12 : 反応結果の予測

反応速度論は、反応の速度とその経路を説明します。 対照的に、熱力学は状態関数を扱い、システムの特性、挙動、コンポーネントを記述します。プロセスの経路には関与せず、反応の速度については説明できません。 反応プロセス中に何が起こるかについての情報は提供されますが、原子または分子レベルで何が起こるかについての詳細な手順は説明されていません。 一方、反応速度論は原子または分子レベルでの情報を提供します。 つまり、熱力学は生成物と反応物のエネルギー論に焦点を当てるのに対し、反応速度論は反応物から生成物までの経路に焦点を当てます。 ΔG の値が負で、対応する K の値が 1 より大きい工業プロセスは、経済的に利益を得るには遅すぎます。 このような場合、圧力や温度を変更したり、電気の形で外部エネルギー源を供給したりするなど、反応条件を変更することによって、熱力学的に非自発的な反応を自発的に発生させることができます。

原子、分子、またはイオンは、相互反応を起こす前に衝突する必要があります。 化学結合を形成するには、原子が互いに接近している必要があります。 この前提は、反応速度に影響を与える要因を含む化学反応速度論に関する多くの観察を説明する理論の基礎となります。 衝突理論は、(i) 反応速度は反応物質の衝突速度に比例する、(ii) 反応種は生成物中で結合する原子間の接触を可能にする方向で衝突する、および (iii) という仮定に基づいています。 ) 衝突は、反応種の価電子殻の相互侵入を可能にするのに十分なエネルギーで発生し、電子が再配列して新しい結合 (および新しい化学種) を形成することができます。 反応種が正しい配向と十分な活性化エネルギーの両方で衝突すると、それらは結合して活性化複合体または遷移状態と呼ばれる不安定な種を形成します。 これらの種は寿命が短く、通常はほとんどの分析機器では検出できません。 場合によっては、高度なスペクトル測定により遷移状態を観察できることがあります。 衝突理論は、温度が上昇するとほとんどの反応速度が増加する理由を説明します。 温度が上昇すると、衝突の頻度が増加します。 衝突のエネルギーが適切であると仮定すると、衝突が増えると反応速度が速くなります。

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Reaction OutcomesKineticsThermodynamicsState FunctionsReaction RateAtomic LevelMolecular LevelEnergeticsPathwayReactantsProductsIndustrial ProcessesThermodynamically Non spontaneous ReactionReaction ConditionsCollision TheoryChemical Bonds

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