反応生成物を形成するためにより多くの反応分子またはイオンが存在するため、反応物の濃度を増加させると、一般に反応速度が増加する。 これは、濃度が低く、反応している分子やイオンが少ない場合に特に当てはまります。 濃度がすでに高い場合、濃度を上げても反応速度にほとんど影響がない限界に達することがよくあります。 複数の反応物が含まれる場合、他の反応物が十分に利用できない場合、それらの1つの濃度を上げても反応速度に影響を与えない場合があります。 全体として、濃度は反応速度に影響を与える唯一の要因であり、その関係は通常単純でも線形でもありません。
TL; DR(長すぎる; 読んでいない)
一般に、反応速度は反応物の濃度の変化によって直接変化します。 すべての反応物の濃度が増加すると、より多くの分子またはイオンが相互作用して新しい化合物を形成し、反応速度が増加します。 反応物の濃度が低下すると、存在する分子またはイオンが少なくなり、反応速度が低下します。 高濃度、触媒反応、または単一の反応物などの特殊なケースでは、反応物の濃度を変更しても反応速度に影響を与えない場合があります。
反応速度がどのように変化するか
典型的な化学反応では、いくつかの物質が反応して新しい生成物を形成します。 物質は気体、液体、または溶液としてまとめられ、各反応物がどれだけ存在するかが反応の進行速度に影響します。 多くの場合、1つの反応物が十分にあり、反応速度は存在する他の反応物に依存します。 反応速度はすべての反応物の濃度に依存する場合があり、触媒が存在して反応速度の決定に役立つ場合もあります。 特定の状況によっては、1つの反応物の濃度を変更しても効果がない場合があります。
例えば、マグネシウムと塩酸との反応では、塩酸が溶解している間にマグネシウムが固体として導入されます。 通常、酸は金属のマグネシウム原子と反応し、金属が食べ尽くされると反応が進行します。 より多くの塩酸が溶液中にあり、濃度が高い場合、より多くの塩酸イオンが金属を食い尽くし、反応が加速します。
同様に、炭酸カルシウムが塩酸と反応する場合、十分な炭酸カルシウムが存在する限り、酸の濃度を上げると反応速度が速くなります。 炭酸カルシウムは、水と混ざり合うが溶解しない白い粉末です。 塩酸と反応して可溶性の塩化カルシウムを生成し、二酸化炭素を放出します。 溶液中にすでに多くの炭酸カルシウムが含まれているときに炭酸カルシウムの濃度を上げても、反応速度に影響はありません。
時々、反応は進行する触媒に依存します。 その場合、触媒の濃度を変更すると、反応が速くなったり遅くなったりする可能性があります。 たとえば、酵素は生物学的反応を加速し、それらの濃度は反応速度に影響を与えます。 一方、酵素がすでに完全に使用されている場合は、他の材料の濃度を変更しても効果はありません。
反応速度を決定する方法
化学反応は反応物を使い果たし、反応生成物を生成します。 結果として、反応速度は、反応物がどれだけ速く消費されるか、またはどれだけの反応生成物が生成されるかを測定することによって決定することができます。 反応にもよりますが、通常、最もアクセスしやすく、観察しやすい物質の1つを測定するのが最も簡単です。
たとえば、上記のマグネシウムと塩酸の反応では、反応によって水素が生成され、これを収集して測定することができます。 炭酸カルシウムと塩酸を反応させて二酸化炭素と塩化カルシウムを生成するために、二酸化炭素も収集することができます。 より簡単な方法は、反応容器の重さを量って、放出された二酸化炭素の量を決定することかもしれません。 この方法で化学反応の速度を測定することで、反応物の1つの濃度を変更すると、特定のプロセスの反応速度が変化したかどうかを判断できます。