医薬品素材学Ⅰ 平成26年5月16日1 反応速度論【反応速度の温度依存性】 SBO77 反応速度と温度との関係（アレニウス式）を説明できる。 SBO78 衝突理論について概説できる。 SBO79 遷移状態理論について概説できる。 2 アレニウス式 Arrhenius equation A  P d[A] d[P[ v   k [A]n dt dt k  A e  Ea RT Ea ln k  ln A  RT (1859 ~ 1927) Ea : 活性化エネルギー acitivation energy A ：頻度因子 frequency facter 3 アレニウスプロット  k2  Ea  1 1  ln         R  T2 T1   k1  1) アレニウスプロットから，測定温度以外での安定性が予測できる。 2) Eaが大きいほど，k の温度依存性が大きい。 4 アレニウスプロット 3) 医薬品分解速度 EaB = 80 kJ/mol 菌の死滅速度 EaA = 200 kJ/mol 滅菌温度を決定できる 4) 通常，温度が 10℃上昇すると反応速度は２～３倍速くなる 5 【反応速度の温度依存性】 SBO77 反応速度と温度との関係（アレニウス式）を説明できる。 SBO78 衝突理論について概説できる。 SBO79 遷移状態理論について概説できる。 6 衝突理論 ○ 化学反応は分子間の衝突 collision で起こる A+ B  P d[P] v  k [A][B] dt 衝突理論のキーワード（１）衝突の頻度反応物の濃度 [A], [B]，分子の平均速度 c，衝突断面積 s （２）運動エネルギー（３）立体因子（確率因子） p 7 衝突理論 A+ B  P v d[P]  k [A][B] dt （１）衝突の頻度が反応の速さ v を決める。単位時間における A，B 分子の全衝突数 ZAB （m-3 s-1） ZAB  c  s  NA2  [A][B] ここで、分子A の平均速度 c 8  kB  T c   mA  mB  mA  mB 分子Aの１モル当たりの衝突密度 Z 8  kB  T Z  s  NA   [A][B]   2 8 衝突理論 A+ B  P v d[P]  k [A][B] dt （２）あるエネルギー以上の運動エネルギーをもって衝突した分子のみが反応する。温度 T で運動エネルギーが Ea 以上の分子の割合 f f e  Ea RT （３）反応が起こるには，衝突時に２分子間の配向が重要である。立体因子（確率因子） p × × 9 衝突理論 A+ B  P d[P] v  k [A][B] dt 8  kB  T  Ea / RT v  Z  f  p  s  p  NA  e  [A][B]   2 8  kB  T  Ea / RT k  s  p  NA  e   2 頻度因子 A 8  kB  T A  s  p  NA    2 ポイント： Ea 以上のエネルギーをもつ分子の衝突頻度，分子の速さ，分子の大きさ，反応分子の配向 10 【反応速度の温度依存性】 SBO77 反応速度と温度との関係（アレニウス式）を説明できる。 SBO78 衝突理論について概説できる。 SBO79 遷移状態理論について概説できる。 11 遷移状態理論   AB*  A+ B  P  K* [AB*] d[P] K*  ,   [AB*]   K * [A][B] [A][B] dt (1) 反応速度はAB*が遷移状態の山を超えていく頻度n に比例する。  活性複合体（活性錯体）遷移状態 kB T (2) AB* に関する DG0* DG0 *   RT ln K * DG0 *  D H 0 *  T D S 0 * 12 遷移状態理論 K*   AB*  A+ B  P k   K*  kB T K* K*  e k kB T e  DG0 */ RT   DG0 */ RT kB T e D S 0 */ RT  D H 0 */ RT e D H 0*  Ea 頻度因子 A A kB T e D S 0 */ RT 13 遷移状態理論 K*   AB*  A+ B  P [AB*] K*  [A][B] k kB T e d[P]  n [AB*] dt D S 0 */ RT  Ea / RT e 頻度因子 A ポイント： (1) 反応物と活性複合体が平衡状態 (2) 頻度因子 A は DS0* と温度 T に依存 14 お疲れさまでした！