化学反応における圧力の増加は、反応速度にいくつかの影響を与える。
第一に、圧力を上げると単位体積あたりの反応物粒子の数が増える。
これは粒子間の衝突率も増加することを意味する。
反応は反応体粒子が十分なエネルギーで衝突することで起こるので、衝突率が上がれば衝突の成功回数が増え、したがって反応速度も上がる。
第二に、圧力が高くなると反応物分子が圧縮され、反応容器内の濃度がかなり上昇する。
この濃度上昇は分子衝突をより起こりやすくし、反応をさらに加速させる。
さらに、圧力が高くなると、反応に必要な活性化エネルギーが変化する。
その結果、反応経路がシフトし、活性化エネルギーの低い新しい経路が開かれる可能性がある。
エネルギー障壁が低くなることで、反応がより迅速に進行し、反応速度が向上する。
圧力の上昇は、試薬や出発物質の分解、特に気体の放出や反応を伴う場合にも影響することに注意することが重要である。
しかし、所望の反応が促進されれば、競合する反応は最小限に抑えられ、圧力は一般に、よりクリーンな反応プロファイルでより速い反応を可能にする。
高圧ガラスリアクターのような圧力リアクターは、様々な化学的応用において重要な役割を果たしている。
大気圧よりも高い温度で反応を行うことができ、反応速度をさらに加速することができる。
さらに、圧力リアクターは、より少ないモル数のガスで化学平衡を反応側に押しやり、収率を高める可能性がある。
これらのリアクターは、水素化、気相反応、触媒反応、腐食試験、超臨界試験、水熱合成などに使用される。
要約すると、化学反応における圧力の増加は、反応体粒子の濃度と衝突頻度を増加させ、活性化エネルギーを変化させ、反応経路をシフトさせることができ、これらすべてが反応速度の増加に寄与します。
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