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反应级数

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反应级数(英语:Reaction order),为化学反应速率方程中,反应物浓度指数总和。

定义

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考虑一个假想的反应:

反应速率(rate)为R,[A]与[B]代表反应物A跟B的浓度,k为速率常数(rate constant),则假设其速率方程可写成如下:

在上式中,m与n称为该反应物的反应分级数,或称作部分级数(partial orders)。因此,反应对A是属于m级反应,对B而言为n级反应。而所有反应分级数的代数和称为反应级数,或称作反应总级数(overall order),在此例子也就代表反应总级数为m+n级。而上式中的m跟n或是m+n,也既是所谓的反应级数,除了可以是一级、二级、三级以外,还可以是级、分数级或负数级甚至是无理数级,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应物浓度的影响越大。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。而由于反应级数可推之参与反应的反应物,因此在许多反应,可以帮助推论反应机构,了解反应如何碰撞,及反应过程中的活化配合物

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

各级反应的特性

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各级反应其实都有一些特性,将诸整理归纳如下:

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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参考文献及资料

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  1. 曾国辉. 化學平衡. Taiwan. : 11~13. ISBN 957-724-799-7 (中文(香港)). 
  2. IUPAC金皮书定义 (PDF). [2010-05-26]. (order of reaction 原始内容 请检查|url=值 (帮助) (PDF)存档于2009-08-24) (中文).