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速度定数とは?

そくどていすう

速度定数とは、化学反応の速さを定量的に表す比例定数で、反応物の濃度に依存しない固有の値として、温度や触媒などの条件によって変化します。

速度定数(そくどていすう、rate constant)は、化学反応速度式において濃度項の係数として現れる比例定数です。一般記号 k で表され、反応の固有の速さを示す量として扱われます。

例えば、反応 A + B → 生成物 において、速度式が v = k[A][B] と表されるとき、k が速度定数です。この値が大きいほど反応は速く進みます。速度定数の単位は反応次数によって異なります(一次反応では s⁻¹、二次反応では L·mol⁻¹·s⁻¹ など)。

速度定数の温度依存性はアレニウス式で記述されます。

  • k = A × exp(−Ea / RT)
  • A:頻度因子(分子が衝突する頻度)
  • Ea:活性化エネルギー(反応が進むために必要なエネルギー障壁)
  • R:気体定数、T:絶対温度
この式より、温度が上がるほど k が指数関数的に増大し、反応が加速することがわかります。

速度定数は以下の場面で特に重要です。

  • 反応機構の解明(律速段階の同定)
  • 触媒効果の定量評価
  • 医薬品の体内代謝速度の予測
  • 化学工業プロセスの設計・最適化
実験的には、濃度を時間の関数として追跡した「反応速度論測定」から k の値を算出します。

使い方・例文

同じ反応でも触媒を用いると速度定数 k が大きくなり、低い温度でも反応が速やかに進むことが速度定数の比較から定量的に確認できます。

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