速度論①

95問 • 1年前

問題一覧

反応速度式

物質Aがどれくらいで分解されるかを考える。物質Aの濃度［A］に対して、微小区間dt後において濃度が変化する量を-d［A］で表せる。そうすると分解速度は-d［A］/dtとなる。この変化が濃度［A］と確率kの積で表せるので、 -d［A］/dt=k［A］となりこれが反応速度式である。

安定性

ある物質が分解などの変化を生じない度合いのこと

反応次数

物質量xのとき反応速度v=-dx/dt=kxⁿ と表せる。このxの次数が反応次数である。

反応速度が物質量xに比例するとき、何次反応か。

一次反応

反応速度が物質量xに依存しないとき、何次反応か。

0次反応

反応速度定数k

時間や物質量に依存しないパラメータであり、同じ次数での反応では、反応速度の強弱の指標になる。

2次反応

同じ物質が2分子反応して二量体を形成するような化学反応をするとき。

半減期

反応物の物質量が1/2になるまでの時間

擬一次反応

2次反応のような反応式であっても実際には一次反応のように反応が進むこと

反応次数の求め方(微分法)

①濃度と時間のプロットからグラフの傾き(反応速度v)を求める。 ②両対数で反応速度と濃度のプロットをして、その直線の傾き(反応次数n)を求める。

反応次数の求め方(積分法)

半減期に対する相対時間と相対濃度の実数軸、対数軸、逆数軸でプロットし、3つの中から直線になったものから反応次数を決める。

反応次数の求め方(半減期法)

初濃度(対数)と半減期(対数)のグラフをかき、傾き1-nから反応次数を決める。

反応物質(reactant)

化学反応の出発物質

生成物(product)

化学反応の到達点の物質

律速段階

化学反応が複数のステップを経過するとき、最も遅い段階のこと。

素反応

中間体がなく、単一の遷移状態を経由して起こる反応。

複合反応

複数の素反応で構成されている一連の化学反応のこと。

logₑX=(log₁₀X)*---

2.303

logₑ2=

0.693

一次反応の半減期は---に---し、---に依存しない

反応速度定数反比例濃度や時間

0次反応の半減期は---に---し、---に---する。

反応速度定数反比例濃度比例

0次反応の半減期は---に---し、---に---する。

反応速度定数反比例濃度比例

反応速度の大きさ順半減期まで: 半減期以降:

2次>1次>0次 0次>1次>2次

原子核間には---が存在する。接近すると---が高くなり、エネルギーが---なる。

クーロン引力クーロン斥力高く

位置の不確定性

化学結合において原子核は1点にとどまることはできない

ゼロ点振動

原子核は停止することができず、平衡距離で振動する。

量子化

不連続な距離で起こる振動だけで励起すること

振動は---が整数で示された---な振動であり、基底状態でも振動している

エネルギー準位ν 不連続

振動モード

系が自由振動する時の、許される個々の振動の形

分子集団において、---によってどの---に何個の分子があるのか比率は決まっている。

絶対温度振動モード

νが大きくなると---でなくなる

不連続

ボルツマン分布の式

分子集団において、絶対温度Tとエネルギー準位νの振動モードが起こる頻度(ボルツマン分布Pν)の関係を表した式。エネルギー準位νの振動モードにおけるPνの相対的な量を表す。

ボルツマン分布の式の特徴

ポテンシャルエネルギー差に比例して低下絶対温度に反比例して低下

kʙ=

=R/Nᴀ

共鳴準位

2種の結合のポテンシャルマップにおいて、同じポテンシャルエネルギーで共鳴しているときのエネルギー準位のこと

遷移状態

共鳴準位において、反応系と生成系が共存する状態のこと

化学反応が起こるはやさは---に励起する反応系の---に---する

共鳴準位ボルツマン分布Pν 比例

励起エネルギーが高いと、遷移状態に励起する分子の分布は---。

低い

励起エネルギーが低いと、遷移状態に励起する分子の分布は---。

高い

共鳴準位の---が大きいと反応系から生成系へ移行する---が---なる。つまり、---の---は---に---する。

振動数頻度多く共鳴振動振動数化学反応の速さ比例

反応系の複合体が形成される速さは、反応分子が接近する確率によって決まるので---に---する。

反応分子の濃度比例

反応系の複合体はその---に応じた---によって---に励起する分子の割合が決まる。

温度ボルツマン分布遷移状態

反応系から生成系へ構造転換される頻度は---における---に---する。

遷移状態　(共鳴準位) 振動数比例

励起エネルギー

基底状態から励起状態になるために必要なエネルギー

共鳴準位の振動数が大きいとどうなるのか。

一定時間のうちに反応系から生成系へ移行する頻度が多くなる

共鳴振動の---は---に---する

振動数化学反応の速さ比例

頻度因子A

遷移状態の振動数に関係するパラメータ

活性化エネルギーEₐ

一定時間あたりに1molが励起するために必要なエネルギー

Pν=exp(-(εν-ε₀)/kʙT)=

exp(-Eₐ/RT)

アレニウスの式

反応速度定数と実験温度との関係を示す式

アレニウス・プロット

絶対温度の逆数に対する反応速度の対数グラフ

アレニウスプロットは、右に行くほど---であり、上に行くほど---(---)である。また傾きは、---に比例するため、この傾きが大きいと、---が大きいため、「---」と言える。逆に傾きが小さいと「---」と言える。

低温反応が速い不安定 Eₐ Eₐ 温度によって反応速度や安定性が変化しやすい反応速度や安定性は温度による影響を受けにくい

化学反応に影響を与える要因を挙げよ

湿度 pH イオン強度光(電磁波) 溶媒効果、複合体形成

イオン強度は溶液反応における反応物がイオンの場合に---に影響する。

反応速度定数

同符号のイオン性反応物質は互いに---が働いており、イオン強度が高くなると見かけの反発が---するので反応速度定数は---する。異符号にイオン性反応物質ではイオン強度が大きいと反応速度定数は---する。

斥力減少増大低下

電磁波の照射によって---が共鳴し促進されて、ボルツマン分布が変化することによって反応速度が変わる。また、---が共鳴し、励起することもある(---)。

分子振動外殻電子光電効果

---のような環状に重合した物質に医薬品を混合することで---を形成させることができる。---への閉じ込め効果により反応を抑制したりできる。

シクロデキストリン包接化合物かご構造

対向反応(可逆反応)

正反応と逆反応の二つの素反応からなる複合反応

併発(同時、平行、分岐、競争)反応

同じ出発点の複数の素反応が同時に進行する複合反応

逐次反応(連続反応)

いくつかの素反応が連続して起こる複合反応

律速段階

複数の段階で反応が進む場合、全体の反応速度を決める最も遅い段階のこと

A→BとB→Cどっちが律速段階か

B→C

A→BとB→Cどっちが律速段階か

A→B

触媒

化学反応の反応速度を促進させるが、自身の状態を反応の前後で変えない物質。

触媒は反応系か生成系か

どちらでもある

基質は反応系か生成系か

反応系

阻害剤

反応の前後で状態を変えず、反応を低下させる物質

基質

化学反応を通して変化する物質

触媒は---を---させる

活性化エネルギーEₐ 低下

不均一触媒

金属触媒のように、基質が固体表面に接触することで触媒反応が進行するもの。

均一触媒

溶液中などで物質が均一に分散した条件下で触媒反応が進行するもの。

V字型グラフ縦軸:--- 横軸:--- 下に行くほど、、、 ---が--- →---が--- →---が--- 変曲点より左の傾き: 変曲点より右の傾き:

log₁₀kobs pH 反応速度定数が小さい半減期が長い安定性が高い -1 +1

特殊触媒(特殊酸・塩基触媒)

特定の触媒物質が反応を加速する一方で、同じようなグループはそのような作用を示さない触媒。

酸塩基触媒

化学反応に作用する触媒のうち、pHによって組成が変化するもの。

解離性薬物

水溶液中で解離し、H⁺やHO⁻を放出し、イオン型で存在する薬物

非解離性薬物

水溶液中でも解離せず、分子型で存在する薬物

水のイオン積は10⁻¹⁴(mol/L)²であるため、中性でも［H⁺］や［HO⁻］はゼロにならない。そのため、特殊酸塩基触媒反応と通常の化学反応は---であると言える。

併発反応

V字型グラフでは酸塩基触媒が関与しないときの---の---が---なる。

変曲点反応速度定数最も小さく(安定に)

触媒係数

kobs=kʜ(H⁺)+kᴏʜ(OH⁻) の中のkʜ、kᴏʜのこと。

V字型グラフの見かけの反応速度定数において、kobsはなんと定義されるか。

kʜ(H⁺)+kᴏʜ(OH⁻)

V字型グラフ酸性条件下での log₁₀kobs=

log₁₀kʜ-pH

V字型グラフ塩基性条件下での log₁₀kobs=

log₁₀kᴏʜ-14+pH

V字型グラフの酸性条件下と塩基性条件下の式が等しくなるとき、 pH=---で---=---のとき最も安定

7+log₁₀√(kʜ/kᴏʜ) kʜ=kᴏʜ

中性領域での反応速度定数k₀は触媒係数になるか？

ならない

U字型グラフはどのような時にできるか。

特殊酸塩基触媒が作用しない条件下での反応速度定数k₀が大きい場合

U字型グラフ酸性条件下での log₁₀kobs=

logkʜ-pH

U字型グラフ塩基性条件下での log₁₀kobs=

logkᴏʜ-14+pH

U字型グラフ中性条件下での log₁₀kobs=

logk₀

U字型グラフの見かけの反応速度定数において、kobsはなんと定義されるか。

k₀+kʜ(H⁺)+kᴏʜ(OH⁻)

V字型グラフの見かけの反応速度式をかけ

-dA/dt=A*kobs

U字型グラフの見かけの反応速度式をかけ

-dA/dt=A*kobs

U字型グラフの中性領域では、pHの影響を受けず、---を描く。

平坦な水平線(プラトー)

解離性薬物は---と---で---を形成している

分子型イオン型平衡状態

解離性薬物の加水分解反応は、計---つの素反応からなる---である。

6 併発

横軸に---、縦軸に分子型とイオン型の比率をプロットすると---がかける。このグラフでは---=---のときの---の値が---である。

pH pHプロファイル［HA］=［A⁻］ pH pka

12対の神経系

12対の神経系

1年後期

1年後期

1年前期

1年前期

受容体(-型、どこに効くか)

受容体(-型、どこに効くか)

錐体外路、大脳基底核、大脳辺縁系

錐体外路、大脳基底核、大脳辺縁系

連合野の損傷による疾患

連合野の損傷による疾患

脳幹

脳幹

視床下部の神経核

視床下部の神経核

自律神経と受容体

自律神経と受容体

脳波(基本)

脳波(基本)

記憶

記憶

1年前期末

1年前期末

1年前期末no2

1年前期末no2

ビタミン

ビタミン

アミノ酸(疎水性か親水性か)

アミノ酸(疎水性か親水性か)

問題一覧

反応速度式

安定性

ある物質が分解などの変化を生じない度合いのこと

反応次数

物質量xのとき反応速度v=-dx/dt=kxⁿ と表せる。このxの次数が反応次数である。

反応速度が物質量xに比例するとき、何次反応か。

一次反応

反応速度が物質量xに依存しないとき、何次反応か。

0次反応

反応速度定数k

時間や物質量に依存しないパラメータであり、同じ次数での反応では、反応速度の強弱の指標になる。

2次反応

同じ物質が2分子反応して二量体を形成するような化学反応をするとき。

半減期

反応物の物質量が1/2になるまでの時間

擬一次反応

2次反応のような反応式であっても実際には一次反応のように反応が進むこと

反応次数の求め方(微分法)

反応次数の求め方(積分法)

半減期に対する相対時間と相対濃度の実数軸、対数軸、逆数軸でプロットし、3つの中から直線になったものから反応次数を決める。

反応次数の求め方(半減期法)

初濃度(対数)と半減期(対数)のグラフをかき、傾き1-nから反応次数を決める。

反応物質(reactant)

化学反応の出発物質

生成物(product)

化学反応の到達点の物質

律速段階

化学反応が複数のステップを経過するとき、最も遅い段階のこと。

素反応

中間体がなく、単一の遷移状態を経由して起こる反応。

複合反応

複数の素反応で構成されている一連の化学反応のこと。

logₑX=(log₁₀X)*---

2.303

logₑ2=

0.693

一次反応の半減期は---に---し、---に依存しない

反応速度定数反比例濃度や時間

0次反応の半減期は---に---し、---に---する。

反応速度定数反比例濃度比例

0次反応の半減期は---に---し、---に---する。

反応速度定数反比例濃度比例

反応速度の大きさ順半減期まで: 半減期以降:

2次>1次>0次 0次>1次>2次

原子核間には---が存在する。接近すると---が高くなり、エネルギーが---なる。

クーロン引力クーロン斥力高く

位置の不確定性

化学結合において原子核は1点にとどまることはできない

ゼロ点振動

原子核は停止することができず、平衡距離で振動する。

量子化

不連続な距離で起こる振動だけで励起すること

振動は---が整数で示された---な振動であり、基底状態でも振動している

エネルギー準位ν 不連続

振動モード

系が自由振動する時の、許される個々の振動の形

分子集団において、---によってどの---に何個の分子があるのか比率は決まっている。

絶対温度振動モード

νが大きくなると---でなくなる

不連続

ボルツマン分布の式

ボルツマン分布の式の特徴

ポテンシャルエネルギー差に比例して低下絶対温度に反比例して低下

kʙ=

=R/Nᴀ

共鳴準位

2種の結合のポテンシャルマップにおいて、同じポテンシャルエネルギーで共鳴しているときのエネルギー準位のこと

遷移状態

共鳴準位において、反応系と生成系が共存する状態のこと

化学反応が起こるはやさは---に励起する反応系の---に---する

共鳴準位ボルツマン分布Pν 比例

励起エネルギーが高いと、遷移状態に励起する分子の分布は---。

低い

励起エネルギーが低いと、遷移状態に励起する分子の分布は---。

高い

共鳴準位の---が大きいと反応系から生成系へ移行する---が---なる。つまり、---の---は---に---する。

振動数頻度多く共鳴振動振動数化学反応の速さ比例

反応系の複合体が形成される速さは、反応分子が接近する確率によって決まるので---に---する。

反応分子の濃度比例

反応系の複合体はその---に応じた---によって---に励起する分子の割合が決まる。

温度ボルツマン分布遷移状態

反応系から生成系へ構造転換される頻度は---における---に---する。

遷移状態　(共鳴準位) 振動数比例

励起エネルギー

基底状態から励起状態になるために必要なエネルギー

共鳴準位の振動数が大きいとどうなるのか。

一定時間のうちに反応系から生成系へ移行する頻度が多くなる

共鳴振動の---は---に---する

振動数化学反応の速さ比例

頻度因子A

遷移状態の振動数に関係するパラメータ

活性化エネルギーEₐ

一定時間あたりに1molが励起するために必要なエネルギー

Pν=exp(-(εν-ε₀)/kʙT)=

exp(-Eₐ/RT)

アレニウスの式

反応速度定数と実験温度との関係を示す式

アレニウス・プロット

絶対温度の逆数に対する反応速度の対数グラフ

低温反応が速い不安定 Eₐ Eₐ 温度によって反応速度や安定性が変化しやすい反応速度や安定性は温度による影響を受けにくい

化学反応に影響を与える要因を挙げよ

湿度 pH イオン強度光(電磁波) 溶媒効果、複合体形成

イオン強度は溶液反応における反応物がイオンの場合に---に影響する。

反応速度定数

斥力減少増大低下

分子振動外殻電子光電効果

---のような環状に重合した物質に医薬品を混合することで---を形成させることができる。---への閉じ込め効果により反応を抑制したりできる。

シクロデキストリン包接化合物かご構造

対向反応(可逆反応)

正反応と逆反応の二つの素反応からなる複合反応

併発(同時、平行、分岐、競争)反応

同じ出発点の複数の素反応が同時に進行する複合反応

逐次反応(連続反応)

いくつかの素反応が連続して起こる複合反応

律速段階

複数の段階で反応が進む場合、全体の反応速度を決める最も遅い段階のこと

A→BとB→Cどっちが律速段階か

B→C

A→BとB→Cどっちが律速段階か

A→B

触媒

化学反応の反応速度を促進させるが、自身の状態を反応の前後で変えない物質。

触媒は反応系か生成系か

どちらでもある

基質は反応系か生成系か

反応系

阻害剤

反応の前後で状態を変えず、反応を低下させる物質

基質

化学反応を通して変化する物質

触媒は---を---させる

活性化エネルギーEₐ 低下

不均一触媒

金属触媒のように、基質が固体表面に接触することで触媒反応が進行するもの。

均一触媒

溶液中などで物質が均一に分散した条件下で触媒反応が進行するもの。

V字型グラフ縦軸:--- 横軸:--- 下に行くほど、、、 ---が--- →---が--- →---が--- 変曲点より左の傾き: 変曲点より右の傾き:

log₁₀kobs pH 反応速度定数が小さい半減期が長い安定性が高い -1 +1

特殊触媒(特殊酸・塩基触媒)

特定の触媒物質が反応を加速する一方で、同じようなグループはそのような作用を示さない触媒。

酸塩基触媒

化学反応に作用する触媒のうち、pHによって組成が変化するもの。

解離性薬物

水溶液中で解離し、H⁺やHO⁻を放出し、イオン型で存在する薬物

非解離性薬物

水溶液中でも解離せず、分子型で存在する薬物

併発反応

V字型グラフでは酸塩基触媒が関与しないときの---の---が---なる。

変曲点反応速度定数最も小さく(安定に)

触媒係数

kobs=kʜ(H⁺)+kᴏʜ(OH⁻) の中のkʜ、kᴏʜのこと。

V字型グラフの見かけの反応速度定数において、kobsはなんと定義されるか。

kʜ(H⁺)+kᴏʜ(OH⁻)

V字型グラフ酸性条件下での log₁₀kobs=

log₁₀kʜ-pH

V字型グラフ塩基性条件下での log₁₀kobs=

log₁₀kᴏʜ-14+pH

V字型グラフの酸性条件下と塩基性条件下の式が等しくなるとき、 pH=---で---=---のとき最も安定

7+log₁₀√(kʜ/kᴏʜ) kʜ=kᴏʜ

中性領域での反応速度定数k₀は触媒係数になるか？

ならない

U字型グラフはどのような時にできるか。

特殊酸塩基触媒が作用しない条件下での反応速度定数k₀が大きい場合

U字型グラフ酸性条件下での log₁₀kobs=

logkʜ-pH

U字型グラフ塩基性条件下での log₁₀kobs=

logkᴏʜ-14+pH

U字型グラフ中性条件下での log₁₀kobs=

logk₀

U字型グラフの見かけの反応速度定数において、kobsはなんと定義されるか。

k₀+kʜ(H⁺)+kᴏʜ(OH⁻)

V字型グラフの見かけの反応速度式をかけ

-dA/dt=A*kobs

U字型グラフの見かけの反応速度式をかけ

-dA/dt=A*kobs

U字型グラフの中性領域では、pHの影響を受けず、---を描く。

平坦な水平線(プラトー)

解離性薬物は---と---で---を形成している

分子型イオン型平衡状態

解離性薬物の加水分解反応は、計---つの素反応からなる---である。

6 併発

横軸に---、縦軸に分子型とイオン型の比率をプロットすると---がかける。このグラフでは---=---のときの---の値が---である。

pH pHプロファイル［HA］=［A⁻］ pH pka