反应级数
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反應級數(英語:Reaction order),為化学反应速率方程中,反应物浓度的指数總和。
定義
[编辑]考慮一個假想的反應:
其反應速率(rate)為R,[A]與[B]代表反應物A跟B的濃度,k為速率常數(rate constant),則假設其速率方程可寫成如下:
在上式中,m與n称为该反应物的反应分级数,或稱作部分級數(partial orders)。因此,反應對A是屬於m級反應,對B而言為n級反應。而所有反应分级数的代数和称为反应级数,或稱作反應總級數(overall order),在此例子也就代表反應總級數為m+n級。而上式中的m跟n或是m+n,也既是所謂的反應級數,除了可以是一级、二级、三级以外,还可以是零级、分数级或负数级甚至是無理數級,或是跟随反应条件(pH值、浓度)而变化,甚至速率方程中还可以出现反应产物的浓度项。
反应级数表示浓度对反应速率的影响程度,分级数越大,则反应速率受该一反應物浓度的影响越大。对于非基元反应不存在反应分子数的概念。根据定义,单分子反应即为一级反应,双分子反应为二级反应,三分子反应则为三级反应,对于基元反应几乎只有这三种情况。相应的反应速率方程见速率方程一条。而由於反應级數可推之參與反應的反應物,因此在許多反應,可以幫助推論反應機構,了解反應如何碰撞,及反應過程中的活化錯合物。
反应中若某一反应物的浓度很大,反应过程中基本上不发生变化,则可以将其视为常数,原有反应根据基元反应方程式如果判定为二级反应,则将会呈现出一级反应的特征,所以称为假一级反应。
各級反應的特性
[编辑]各級反應其實都有一些特性,將諸整理歸納如下:
零级反应 | 一级反应 | 二级反应 | 级反应 | |
---|---|---|---|---|
微分速率方程 | ||||
积分速率方程 |
(不适用于一级反应) | |||
速率常数 的单位 | ||||
呈线性关系的变量 |
(不适用于一级反应) | |||
半衰期 |
(不适用于一级反应) |
表中, 代表摩尔浓度 , 代表时间, 代表反应的速率常数。所说的“二级反应”和“级反应”指的是纯级数反应,也就是反应速率只与一个反应物的二次方或成正比。
外部链接
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參考文獻及資料
[编辑]- 曾國輝. 化學平衡. Taiwan. : 11~13. ISBN 957-724-799-7 (中文(香港)).
- IUPAC金皮书定义 (PDF). [2010-05-26]. (order of reaction 原始内容 请检查
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值 (帮助) (PDF)存档于2009-08-24) (中文).