化学 一学期期末範囲
化学反応の速さ
…反応の種類、反応条件によって異なる
常温、常圧で早い反応
水溶液中におけるイオン同士の反応
可燃性の気体の燃焼
常温、常圧で遅い反応
鉄、銅などのイオン化傾向の小さい金属が酸化する反応
反応の速さの表し方
…単位時間あたりの反応物または生成物の濃度変化で表す
V=|C2−C1|/t2−t1(mol/l*s)
反応条件と化学反応の速さ
反応物の濃度と反応の速さ
ヨウ化水素の反応の場合、V=k[HI]^2で表せる
この式を反応速度式、または速度式とよび、比例定数kを速度定数とよぶ
速度定数は反応の種類、温度、触媒により変化する
反応温度と反応の速さ
温度が上がると反応速度は速くなる
主な触媒
二酸化マンガン…過酸化水素から酸素をつくる際に利用
鉄(三酸化四鉄)…アンモニアをつくる際に利用(ハーバー・ボッシュ法)
プラチナ…硝酸を作る際に利用(オストワルト法)
五酸化二バナジウム…硫酸をつくる際に利用(接触法)
ニッケル、プラチナ…アルケンの水素付加反応時に利用
化学反応の進み方
1,活性化エネルギー以上の運動エネルギーを持って反応物が衝突する
2,反応物と生成物の中間状態(活性化状態)をつくる
3,生成物が出来る
このときに触媒があると活性化状態のエネルギーが少ない反応が起こる
化学平衡
可逆反応 …どちらの向きにも進行する反応
不可逆反応…一方向にのみ進行する反応
化学平衡 …可逆反応において正反応と逆反応の速さが等しい状態
見かけ上は反応が停止している
平衡状態ではV=V'が成り立つ 例、k[H2][I2]=k'[HI]
これのk/k'=Kc=平衡定数と呼ぶ
化学平衡の法則
aA+bB→cC+dDという可逆反応(と思ってくださいな)において
平衡状態では[C]^c[D]^d/[A]^a[B]^b=Kc(一定)
平衡状態の変化
平衡移動の原理
…平衡が成立しているときの条件を変えると、
その条件変化による影響を打ち消す方向に平衡が移動する
濃度変化と平衡移動
ある成分が増加する→それを消費する方向に平衡が移動
ある成分が減少する→それを生成する方向に平衡が移動
温度変化と平衡移動
温度を上げる→吸熱方向に平衡移動(不安定な物質が増える)
温度を下げる→発熱方向に平衡移動(安定な物質が増える)
ヘキサアクアコバルト(U)イオン(桃色)が
テトラクロロコバルト(U)酸イオン(青色)になるのが吸熱反応。
逆が発熱反応。
正反応が吸熱反応のとき、温度上昇により平衡定数は大きくなる
正反応が発熱反応のとき、温度下降により平衡定数は大きくなる
圧力変化と平衡移動
加圧すると総分子数が少なくなる方向に平衡が移動する
減圧すると総分子数が多くなる方向に平衡が移動する
触媒と平衡移動
触媒は正反応と逆反応の速さをともに大きくする→平衡は移動しない
電解質水溶液の化学平衡
pH…水素イオン指数 pH=-log[H+]
25℃の水溶液中では、[H+][OH-]=1.0×10^(-14)(mol/l)^2
電解質分子の一部が電離して、生じたイオンと未電離分子とが
平衡状態になることを電離平衡という
酸(塩基)の水溶液中の[H+]=C(酸の濃度)×価数×電離度α
弱電解質の電離平衡
電離定数を求める際、[H2O]はほぼ一定なので省く
Kに[H+]が絡んでくるやつがKa、Kに[OH-]が絡んでくるやつがKb、
水の場合ってか[H+][OH-]がKw=水のイオン積だと勝手に解釈している。
保障はしない。
Kaと[H+]の関係はどうなっているでしょーか
→Ka=cα×cα/c(1-α)=cα^2/(1-α) 1-α≒1とみなして、
Ka=cα^2(α=√(Ka/c)) また、[H+]=c×αなので√(cKa)
弱酸(弱塩基)の水溶液における
α=√(Ka/c)、[H+]=√(cKa)
塩の水溶液
酸の陰イオンと塩基の陽イオンがイオン結合しているもの
多くは水溶液中で完全電離。ですが。
弱酸や弱塩基のイオンは水溶液中で加水分解が起こるようですよ。
当たり前だけれども強酸や強塩基じゃ起こらないよ。
だって電離しているもの。
弱酸、弱塩基の遊離
弱酸の塩に強酸を加えると、弱酸が遊離して強酸の塩が生じる
弱塩基の塩に強塩基を加えると、弱塩基が遊離して強塩基の塩が生じる
要に弱酸とか弱塩基の塩は塩になってないほうが
自然体だから戻っちゃいますよ、と。
…多分。まだやってないから分からん。
緩衝液
上のの発展バージョンっぽい。
弱酸とその弱酸の塩の混合水溶液や、
弱塩基とその弱塩基の塩の混合水溶液には、
その中へ強酸や強塩基の水溶液がわずかに混入しても
混合水溶液のpHの値をほぼ一定に保つ働きがある
このような働きを緩衝作用といい、緩衝作用のある水溶液を緩衝液という
弱酸の物の中には強酸。弱塩基の中には強塩基。だと思う。
→注釈書いたのの訂正。
強酸や強塩基、って表現で正しい。
どちらを加えても平衡が変わるだけだそうですよ。