ある分子X(初濃度100 mmol/L)が分解して2分子のY(初濃度0 mmol/L)が生成する反応
X → 2Y
において、下のグラフはXの濃度の時間変化を表す。
この反応に関する記述のうち、正しいのはどれか。
2つ選べ。
(図:Xの濃度(mmol/L、縦軸0〜100)の時間(min、横軸0〜90超)変化を表す指数関数的減少曲線。0分で100、15分で約50、30分で約25、45分で約12、60分で約6、75分で約3、90分で約1.5)
正解を2つ選んでください。
正答2・5
解説
正解は2と5。
グラフは半減期が常に約15分で一定であり、これは一次反応(速度式-d[X]/dt=k[X]、[X]=[X]0e^-kt)に特有の挙動である。
Xが初濃度の1/2(100→50 mmol/L)になるのに要する時間は15分であり、Y=2(100-[X])なのでYが100 mmol/Lに達する時刻([X]=50、t=15分)から150 mmol/Lに達する時刻([X]=25、t=30分)までの所要時間も15分で等しい。
10分後は[X]が約63 mmol/L、[Y]=2×(100-63)で約74 mmol/Lとなり、[X]の2倍(約126 mmol/L)にはならない。
X 1分子から2分子のYが生じるためd[Y]/dt=-2d[X]/dtであり、同じ時刻における接線の傾きの絶対値はYがXの2倍で、等しくならない。
速度定数kは減少反応でも正の値として定義され符号は負ではない。