化学反応とは、一連の物質が化学変化を起こして別の物質を形成するプロセスです。
例:
核反応は化学反応ではありません。化学反応には原子の電子のみが関与しますが、核反応には原子核内の陽子と中性子が関与します。
質量保存の法則は、化学反応において、生成物の質量は反応物の質量に等しいと規定しています。この原理により、化学反応式は必ずバランスが取れていることが保証されます。つまり、反応物側の各タイプの原子の数は、生成物側の数と等しくなければなりません。
化学反応は科学研究室でのみ起こるものだと思うかもしれませんが、実際には日常生活でも常に起こっています。食事をするたびに、体は化学反応を利用して食べ物をエネルギーに分解します。他の例としては、金属の錆び、木の燃焼、電池による電気の生成、植物の光合成などがあります。
反応物と試薬は、化学反応を起こすために使用される物質です。反応物とは、反応中に消費または使い果たされる物質です。反応が終了しても使い果たされない反応物は試薬と呼ばれます。化学反応によって生成される物質は生成物と呼ばれます。
化学式は反応物と生成物から構成されます。反応物は互いに反応する物質で、式の左側にあります。生成物は生成される新しい物質で、右側にあります。矢印 (→) がこれら 2 つの側を分離し、反応の方向を示します。
たとえば、メタンの燃焼は次のように表すことができます。
\(CH_4 + 2O_2 → CO_2 + 2H_2O\)
この式は、メタン分子 1 個が酸素分子 2 個と反応して二酸化炭素分子 1 個と水分子 2 個が生成されることを示しています。
すべての化学反応が同じ速度で起こるわけではありません。爆発のように非常に速く起こるものもあれば、金属が錆びるなど長い時間を要するものもあります。反応物が生成物に変わる速度を反応速度と呼びます。
反応速度は、熱、太陽光、電気などのエネルギーを加えることで変化します。反応にエネルギーを加えると、反応速度が大幅に上昇します。また、反応物の濃度や圧力を上げると、反応速度が速くなります。
いくつかの反応はエネルギーを放出します。これらは発熱反応です。他の反応ではエネルギーが吸収されます。これらは吸熱反応です。
化学反応には多くの種類があります。以下にいくつかの例を挙げます。
化学反応では、反応を速めたり遅らせたりするために、第三の物質が使用されることがあります。触媒は反応速度を速めるのに役立ちます。反応中の他の試薬とは異なり、触媒は反応によって消費されません。抑制剤は反応を遅らせるために使用されます。
