ガス主任技術者の資格取得について
ガス主任技術者・基礎理論Ⅱ
ガス主任技術者・基礎理論・化学反応について
ガス主任技術者試験の基礎理論・化学反応についてまとめてみました。参考にして下さい。
基礎理論Ⅱ・化学反応
化学反応
A+B→C+D
物質A、B ： 反応系
物質C、D ： 生成系
反応熱
化学反応の際に発生する熱または吸収する熱
発熱反応の場合は負、すなわち
A+B→C+D－Q
吸熱反応の場合は正、すなわち
A+B→C+D＋Q
反応熱は、反応の初めと終りの状態が分かれば、その中途にかかわらず一定の値を持つ。
可逆変化
A+B←→C+D＋Q
真中の矢印が左右両側を指している場合、どちらにも化学反応が起こる。
平衡
平衡とは正反応の速度と逆反応の速度が相等しい状態
平衡移動の法則
平衡状態は温度、圧力および平衡に関与する物質の濃度により変化する。 この法則は平衡状態の物質に一つの変化を与えると、その変化の影響をなるべく少なくする方向に移動がおこるというもの。温度を上げれば熱の吸収が起こる方向に、圧力を上げれば体積の減少する方向に平衡が移動する。
（重要）
例1
CH4+H2O←→CO+3H2+Q1
右辺に向けて吸熱反応である。
1）温度を上げた場合、熱の吸収が起こる方向に平衡移動するので、反応は右辺に進み、CO、H2が増加する。温度を下げた場合、反応は左辺に進み、CH4、 H2Oが増加する。
2）圧力を上げた場合、体積が減少するので、モル数の少ない左辺に反応は進み、CH4、 H2Oが増加する。
3）水蒸気比を増やした場合、水蒸気分圧が増加するので、水蒸気の少ないほう、つまり反応は右辺へと進み、CO、H2が増加する。
例2
CO+H2O←→CO2+H2－Q2
右辺に向けて発熱反応である。
1）温度を上げた場合、熱の吸収が起こる方向に平衡移動するので、反応は左辺に進み、CO、 H2Oが増加する。温度を下げた場合、反応は右辺に進み、CO2 H2が増加する。
2）圧力を上げた場合、反応は進まないが、反応速度は大きくなる。
3）水蒸気比を増やした場合、水蒸気分圧が増加するので、水蒸気の少ないほう、つまり反応は右辺へと進み、CO2、H2が増加する。
反応速度
① 温度、圧力および反応系の成分の濃度によって変化する。
② 単一成分の化学反応を1次反応といい、この場合、反応速度は濃度に比例する。
③ 2成分の化学反応では、反応速度はさまざまな求め方があるが、濃度の増加に伴い増加する。
④ 反応速度は温度一定の条件のもとで反応物質の濃度のみの関数としてあらわされる。
⑤ 反応速度は一般に温度の上昇によって増大する。
⑥ 反応速度を求める式においてKは反応次数と呼ばれ、温度一定のもとではその反応に固有の乗数である。
半減期
単一物質が化学反応する際その成分が最初の濃度の半分まで減少する時間を半減期という。
触媒
① 触媒は正反応の速度も逆反応の速度も同じ割合だけ増加させる。すなわち、可逆反応の平衡の位置に影響を及ぼさない。
② 触媒により化学反応は促進される。
アーレニウスの式
反応速度の温度による変化はアーレニウスの式で表される。
K=Ae－E/RT
ここで定数Aは頻度因子と呼ばれる。また、定数Eは活性化エネルギーと呼ばれる。
