)の関係式である[2]。多くの反応では、反応速度rは次のような指数関数で与えられる。]^{y}}ただし、[A]と[B]は化学種AおよびBの濃度を表し、通常モル濃度で表記される。xとyは反応次数を構成する値で、実験によってのみ求められる。xとyは化学反応式における係数と一致しない場合も多い。定数kはその反応の反応速度係数または反応速度定数と呼ばれる。kの値は温度、イオン強度、吸着体における表面積や光照射(英語版)になどに依存する。反応段階の1つとなる素反応(英語版)では、反応速度は衝突理論(英語版)より、モル濃度に比例することがわかる。多段階反応では、それぞれの素反応の反応速度はその反応の反応物のモル濃度の積に比例するが、全体ではそうなるとは限らない。多段階反応であると考えられている反応の反応速度式は、化学反応の機構および、考えられる式と実験結果を比較して、準定常状態近似(英語版)を用いて理論的に導かれることが多い。反応式が分数次になることもあり、反応中間体の濃度にも依存する場合がある。反応速度式は微分方程式の形で表されており、両辺を積分して反応物や生成物の濃度を時間の関数で表す積分形反応速度式を得ることもできる[3]。零次反応[編集]零次反応とは、反応速度が反応物の濃度に依存しない反応である。反応物の濃度が増加することで反応が加速することはなく、反応した物質は単純に経過時間に比例する。零次反応は物質が反応の進行のみに必要な場合で、反応が起こる触媒や表面が反応物によって満たされた場合に見られる。零次反応の速度式は次のように表される。r=k}ここで、rは反応速度、kは濃度を時間で割った単位を持つ速度定数である。この反応が以下の3つの条件を満たす場合、kが時間の次元を持つことを以下のように系の物質収支方程式を解いて示すことができる。その条件とは閉じた系で反応が起こっている。反応中間体が生成していない。他に反応が起こっていない。{d[A]}{dt}}=k}この微分方程式を積分すると、以下のような積分零次反応速度の法則が得られる。初期濃度(英語版)を表す。プロットすると直線が得られる。反応の半減期は反応物の濃度が初期濃度の半分になるまでにかかる時間である。零次反応では半減期は次の式で与えられる。{[A]_{0}}{2k}}}零次反応の例には次のようなものがある。{2NH_{3}(g)->{3H_{2}(g)}+{N_{2}(g)}}}}一次反応[編集]一次反応は、1つの反応物の濃度だけに依存する反応速度をもつ反応である。ほかに反応物があった場合でも、それらは零次反応にしか関わらない。一次反応の反応速度は反応物Aの濃度を用いて次のように表される[4]。r=k[A]}kは速度定数で、毎秒(1/s)の単位を持つ。法則は次のように表せる[4]。{[A]_{0}}}ただしlnは自然対数を表す。一次反応の半減期は、初期濃度に関係なく次の式で与えられる。.一次反応には次のようなものがある。\;4{\mbox{NO}}_{2}(g)+{\mbox{O}}_{2}(g)}一次反応速度式の性質[編集]一次反応速度式を積分すると次のようになる。{[A]_{0}}}これは通常次のように指数減少関数として表記される。A=A_{0}e^{-kt}\,}この式の異なる表記方法として以下のようなものがある。は時間の区間の数を表す整数である。t_{p}}\right)^{n}=\left(f_{RP}\right)^{n}=\left(1-f_{BP}\right)^{n}}となる。それぞれの区切りの中で反応する反応物の割合である。この方程式は反応物の全物質量に対して各区間ごとに反応する物質の割合は、初期濃度とは関係がないことを示している。)に等しい時刻では、反応した物質量は初期濃度のちょうど1/2である。各区間ごとの平均反応速度nthは次式で与えられる。t_{p}}}}ゆえに、区間の終わりに残っている反応物の濃度は次の区間での平均反応速度や区間の始まりでの反応物の濃度に関わってくる。t_{p}}よって、それぞれの区間で反応する物質の割合は次のように表すことができる。{A_{n}}{A_{n-1}}}}その区間で反応する反応物の割合はその区間での平均反応速度に関わってくる。t_{p}}{A_{n-1}}}}各区間の終わりに残っている反応物の割合はその区間の初めに残っていた反応物の割合と関係がある。