実験 6: 反応速度定数と活性化エネルギー

この実験では過酸化水素の分解反応を例に、反応速度と活性化エネルギーの測定を行います。反応速度は化学反応を記述する場合の基礎的なパラメーターで、特に化学変化の時間経過を考える場合に重要です。物質の合成・分解の過程や生物の応答などの現象を記述するには反応速度論に対する理解が欠かせません。またこの実験では値が各研究班によって異なる場合が多いので、実験データの統計的な処理も正確な結果を得るために必要になります。

Point 1反応槽と反応装置の全体像

この実験では反応液の温度をできるだけ均一かつ一定に保つ必要があるので、反応槽全体を水に沈めています。装置に水が入ること、および発生した酸素が漏れることを防ぐために接合部の気密や三方コックの向きに気をつけましょう。各班で触媒は1種類、温度は2条件で測定を行い、反応速度を求めます。

Point 1測定開始前の0合わせ

三方コックが開いた状態でガスビュレット内の水面がちょうど標線に来るように水準管の高さを調節します。この時に水準管を上げすぎると水が毛管内に入って結果が不正確になります。水面の位置を合わせたら三方コックを閉じて0合わせは完了です。水準管を下げるとガスビュレット内の水面が下がりますが、一定のところで停止すれば気密は破れていません。

Point 3触媒と過酸化水素水の混和

正確な反応速度を求めるために触媒と過酸化水素は目的の温度に達してから混和します。このため水中に沈めてから側管を捻るのですが、この際に反応槽へ水が入らないように注意します。各班に1つ抜け止めのクリップが配ってあるので活用してください。屈折があるので水が入っていても目ではわかりにくいかもしれません。反応が明らかに起こっていなさそうな場合は一度確認してみましょう。

Point 4発生した酸素の体積の測定

触媒と過酸化水素水を素早く混和し、すぐに時間の計測を開始します。酸素が発生すると水面はどんどん下がっていくので追いかけて、水準管内の水面が一致するように水準管を下げていきます。この時水準管を傾けても問題ありません。水面の高さが一致しないまま測定を続けると不正確な結果になります。