化學反應速率方程

化學反應速率方程是利用反應物濃度或分壓計算化學反應的反應速率的方程。

而化學反應速率通常指的是單位時間內反應物濃度的減少或生成物濃度的增加。根據時間的長短，單位時間可用s、min、hr、day、year等不同單位表示，它由反應的快慢而定。

化學反應速率方程直接計算得出的是特定濃度下的瞬時速率，由方程兩邊積分得出的才是平均速率。

基本介紹

• 中文名：化學反應速率方程
• 外文名：the rate law or rate equation for a chemical reaction
• 性質：科學
• 類別：化學
• 解釋：質量作用定律的表達式

簡介

對於一個化學反應 ，化學反應速率方程（與複雜反應速率方程相比較）的一般形式寫作：

在這個方程中， 表示一種給定的反應物 的活度，單位通常為摩爾每升（ ），但在實際計算中有時也用濃度代替（若該反應物為氣體，表示分壓，單位為帕斯卡( ）。 表示這一反應的速率常數，與溫度、離子活度、光照、固體反應物的接觸面積、反應活化能等因素有關，通常可通過阿累尼烏斯方程計算出來，也可通過實驗測定。

指數 、 為反應級數，取決於反應歷程。在基元反應中，反應級數等於化學計量數。但在非基元反應中，反應級數與化學計量數不一定相等。

複雜反應速率方程可能以更複雜的形式出現，包括含多項式的分母。

上述速率方程的一般形式是速率方程的微分形式，它可以從反應機理導出，而且能明顯表示出濃度對反應速率的影響，便於進行理論分析。將它積分便得到速率方程的積分形式，即反應物/產物濃度 與時間 的函式關係式。

質量作用定律

在空氣中即將熄滅的餘燼的火柴，放到純氧中會復燃。

說明濃度大的體系，活化分子組的數目比濃度小的體系多，有效碰撞次數增加，反應加快，結果，餘燼的火柴復燃。

在基元反應中，或在非基元反應的基元步驟中，反應速率和反應物濃度之間，有嚴格的數量關係，即遵循質量作用定律。

恆溫下，基元反應的速率同反應物濃度冪的連積成正比，冪指數等於反應方程式中的化學計量數，這就是質量作用定律，上式也叫做速度定律表示式。

反應速率方程的定義

質量作用定律的表達式，經常稱為反應速率方程，速率方程中，[A] 表示某時刻反應物的濃度，vi 是以物質 i 的濃度表示的反應瞬時速率，即反應物為 [A] 時的瞬時速率。

ki 是速率常數，在反應過程中不隨濃度變化，但 ki 是溫度的函式，不同溫度下，ki 不同。

a 和 b 之和，稱為這個基元反應的反應級數，可以說該反應是 (a+b) 級反應。也可以說，反應對 A 是 a 級的，對 B 是 b 級的。

在基元反應中，由 a 個 A 分子和 b 個 B 分子，經一次碰撞完成反應，我們說，這個反應的的分子數是(a+b），或說這個反應是（a+b）分子反應。

只有基元反應，才能說反應分子數，在基元反應中，反應級數和反應分子數數值相等，但反應分子數是微觀量反應級數是巨觀量。

速率方程的確定

速率方程的確定主要有以下三種方式：

1. 微分法：對 求對數，得到：

，然後取若干個不同的初始濃度，然後分別從上求出相應的斜率 ，求出 直線的斜率，並進一步求出反應物 的反應級數。

2. 嘗試法/試差法：分別將某一化學反應的 和 代入各種級數反應的積分速率方程，看哪一個最準確。

3. 半衰期法：求得兩個不同初始濃度下的反應半衰期，然後根據總結一節中的半衰期通式，求出反應級數。