平均反応速度とは？
平均反応速度とは、化学反応が進行する一定の時間内に、反応物または生成物の濃度がどれくらいの速さで変化するかを表す指標です。単位は mol/(L·s) で表されます。反応物は消費され、生成物は生成されるため、すべての化学種で共通の「反応速度」を表すには量論係数を用いて補正します。
この計算ツールの使い方
まず、追跡する化学種が反応物（濃度が減少する）か生成物（濃度が増加する）かを選びます。次に、初濃度と終濃度を mol/L で、開始時間と終了時間を秒で入力し、化学反応式におけるその化学種の量論係数を入力してください。ツールは平均反応速度に加えて、計算に用いた濃度変化と時間変化も表示します。
計算式の解説
反応物 A の場合：\(\text{速度} = -\dfrac{\Delta[A]}{a \cdot \Delta t}\)。マイナス符号は負の濃度変化を正の速度に変換するためのものです。生成物 P の場合：\(\text{速度} = \dfrac{\Delta[P]}{b \cdot \Delta t}\)。係数（a または b）で割ることで速度が正規化され、どの化学種を基準にしても反応全体として同じ速度の値が得られます。一般式は次のとおりです。
$$\text{Rate} = -\frac{1}{\text{Coeff}} \cdot \frac{\text{Final Conc} - \text{Initial Conc}}{\text{Final Time} - \text{Initial Time}}$$
計算例
反応 2 N₂O₅ → 4 NO₂ + O₂ を考えます。[N₂O₅] が 10 秒間で 1.00 mol/L から 0.60 mol/L まで減少し、係数が 2 だとします。\(\Delta[A] = 0.60 - 1.00 = -0.40 \text{ mol/L}\)、\(\Delta t = 10 \text{ s}\) となります。
$$\text{速度} = -\frac{(-0.40)}{2 \times 10} = \frac{0.40}{20} = 0.02 \ {\text{mol/(L}\cdot\text{s)}}$$よくある質問
なぜ係数で割るのですか？ 反応物の消失速度と生成物の生成速度が、すべてこの反応式に対する単一の「反応速度」として一致するようにするためです。
なぜ反応物でも結果が正になるのですか？ 先頭のマイナス符号が負の濃度変化を打ち消すため、反応速度は常に正の値として報告されます。
係数を 1 のままにするとどうなりますか？ その場合、化学反応式に正規化された速度ではなく、その特定の化学種の濃度変化の速度が得られます。
