危険物取扱者解説シリーズ　反応の速さ、化学平衡、触媒

化学は、自然界で起こる様々な現象を説明するための重要な科学分野です。本記事では、化学反応の基本概念である「反応の速さ」「化学平衡」「触媒」について解説し、さらに実際の例題を通じて学びを深めます。

1. 反応の速さ

化学反応の速さは、反応物が生成物に変わる速さを表します。この速さは、以下の要因によって影響を受けます。

1. 濃度：反応物の濃度が高いほど、反応の速さは速くなります。
2. 温度：温度が上昇すると、粒子の運動が活発になり、反応が速く進行します。
3. 触媒：後述する触媒は、反応を加速させる重要な役割を果たします。

2. 化学平衡

化学平衡は、可逆反応（反応が正反応と逆反応の両方向で進む）の最終状態を指します。この状態では、正反応と逆反応の速度が等しくなり、反応物と生成物の濃度が一定に保たれます。

• 平衡定数：平衡状態における反応物と生成物の濃度比を示す値で、温度によってのみ変化します。
• ルシャトリエの原理：外部条件（濃度、圧力、温度）の変化に応じて平衡が移動する法則です。

3. 触媒

触媒とは、化学反応の速さを増加させる物質であり、反応の前後で自身は変化しません。触媒の特徴を以下にまとめます。

• 活性化エネルギーの低下：触媒は反応に必要なエネルギー障壁を下げることで反応速度を向上させます。
• 平衡定数への影響：触媒は平衡状態の位置を変えず、あくまで平衡に到達する速度を速めるだけです。
• 酵素：生体内で働く触媒の一種であり、生物の化学反応を効率的に進めます。

例題：問55の解説

問題文

触媒について、次のうち誤っているものはどれか。

1. 自然界における酵素の働きは、触媒作用である。
2. 触媒は反応速度を変化させる効果を有し、しかも反応前後で化学変化は見られない物質である。
3. 触媒は活性化エネルギーを大きくさせることにより、反応速度を大きくする。
4. 触媒は温度が一定ならば、可逆反応の平衡定数を変化させることはない。
5. 熱や光による反応の加速は、触媒作用とはいわない。

解答と解説

• 選択肢1：酵素は生体触媒として働き、化学反応を促進するため正しい記述です。
• 選択肢2：触媒は反応速度を変化させ、反応の前後で自身は化学的に変化しないため、正しい記述です。
• 選択肢3：これは誤りです。触媒は活性化エネルギーを小さくすることで反応を速めるため、記述が正反対です。
• 選択肢4：触媒は平衡定数を変化させず、正しい記述です。
• 選択肢5：熱や光は触媒ではなく、物理的条件であるため正しい記述です。

正解：3

解説ポイント

この問題は触媒の働きについての基本的な理解を問うものです。特に、触媒が活性化エネルギーに与える影響について誤解しないことが重要です。

まとめ

本記事では、化学反応の速さ、化学平衡、触媒の基礎知識を学び、例題を通じてその理解を深めました。触媒は化学や生物学の分野で重要な役割を果たしており、その特性を正確に理解することで、より深い知識を得ることができます。この記事を参考に危険物取扱者　物理学化学の勉強を頑張っていただきたい。