主な違い - 衝突理論と遷移状態理論

衝突理論」と「遷移状態理論」は、さまざまな化学反応の速度を分子レベルで説明する理論である。衝突理論は、気相化学反応における気体分子の衝突を記述するものである。遷移状態理論は、遷移状態の中間化合物の生成を仮定して、反応速度を説明するものである。衝突理論と遷移状態理論の大きな違いは、衝突理論が気体分子同士の衝突を扱うのに対し、遷移状態理論は遷移状態での中間化合物の生成を扱う点である。

カタログ

1. 概要と主な相違点 2. 衝突理論とは 3. 遷移状態理論とは 4. 横並び比較 - 衝突理論と遷移状態理論の表形式 5. まとめ

衝突理論は何ですか？

衝突理論は、分子が十分な運動エネルギーを持って衝突したときに起こる気相の化学反応を説明するものである。この理論は気体運動論（気体運動論とは、体積は決まっていないが質量は決まっている粒子を含む気体で、これらの気体粒子間に分子間引力や斥力が存在しないことを表す）に基づくものである。

図01：小さな体積に多くの気体粒子がある場合、濃度が高く、2つの気体粒子が衝突する確率が高いことを意味します。これにより、衝突を大量に成功させることができます

衝突理論によれば、ガス粒子同士の衝突で大きな化学反応が起こるのはごくわずかである。このような衝突は成功した衝突と呼ばれます。この衝突を成功させるために必要なエネルギーを活性化エネルギーという。この衝突によって、化学結合が切れたり形成されたりする。

遷移状態理論は何ですか？

遷移状態理論とは、分子が反応物である状態と生成物である状態の間に、遷移状態と呼ばれる状態が存在するというものである。遷移状態理論は、塩基性反応の反応速度を決定するために使用することができます。この理論によれば、反応物、生成物、遷移状態化合物は互いに化学平衡状態にある。

図02：反応物、生成物、遷移状態複合体を示す図

遷移状態理論は、基本的な化学反応のメカニズムを理解するために用いることができます。この理論は、Arrhenius方程式に代わるより正確な理論である。遷移状態理論によれば、反応機構を左右する要因は主に3つある。

1. 遷移状態化合物（活性化錯体として知られる）の濃度
2. 活性化複合体の分解速度 - これが目的生成物の生成速度を決定する
3. 活性化錯体の分解の仕方によって、化学反応で生成される製品が決定される

しかし、この理論によると、化学反応には、活性化した錯体が反応物の形に戻る場合と、分解して生成物ができる場合の2つの経路があることになる。反応物のエネルギーと遷移状態のエネルギーの差を活性化エネルギーと呼びます。

衝突理論と遷移状態理論の違い

概要 - 衝突理論 vs. 遷移状態理論

さまざまな化学反応における反応速度や反応機構を、衝突理論や遷移状態理論の観点から説明する。衝突理論と遷移状態理論の違いは、衝突理論が気体の分子同士の衝突を伴うのに対し、遷移状態理論は遷移状態での中間化合物の生成を伴うことである。

引用

1. "衝突理論", 化学的歌詞, 歌詞, 2017年5月22日.ここで入手可能 2. "遷移状態理論", ウィキペディア, ウィキメディア財団, 2018年2月28日。こちらから入手可能です 3. "9.7:反応速度論", 化学図書室, 図書館, 2016年7月21日.ここで入手可能 2. "Transition state theory", Wikipedia, Wikimedia Foundation, 28 February 2018. 3. "9.7:Reaction rate theory", The Chemistry Library, Library, 21 July 2016.