JoVE Logo

登录

2.7 : 速率定律和反应顺序

反应速率受反应物浓度的影响。 速率定律(微分速率定律)或速率方程是描述化学反应速率与反应物浓度关系的数学表达式。

例如,对于一般反应 aA + bB ⟶产物,其中 ab 是化学计量系数,速率定律可以写为:

速率 = k[A]m[B]n

[A]和[B]代表反应物的摩尔浓度,k是速率常数,在特定温度下对特定反应而言是恒定的。

指数 mn 是反应级数,通常为正整数,但也可以是分数、负值或零。

速率常数 k 以及反应级数 mn 通过观察反应速率如何随反应物浓度变化而变化而通过实验确定。 速率常数 k 不受反应物浓度影响,但随温度变化。

速率定律中的反应级数描述了速率对反应物浓度的数学依赖性。 参考一般速率定律(速率 = k[A]m[B]n),反应对于 A 是mth 级反应,对于 B 是 nth 级反应。例如,如果 m = 1 且 n = 2,则 A 中的反应为一级反应,B 中的反应为二级反应。总反应级数是每种反应物的级数之和。 对于此处的速率定律示例,反应整体为三级 (1 + 2 = 3)。

确定速率定律的常用实验方法是初始速率法。 该方法涉及测量使用不同初始反应物浓度进行的多个实验的反应速率。 比较这些试验的测量速率可以确定反应级数,并随后确定速率常数,它们一起用于制定速率定律。

对于某些反应物,速率定律可能表现出分数级反应,当一种反应物浓度的增加导致反应速率降低时,有时会观察到负反应级。 值得注意的是,速率定律只能通过实验确定,不能通过反应化学计量可靠预测。

反应级数决定了反应速率与反应物或产物浓度之间的关系。

  • 在零级反应中,反应物的浓度对反应速率没有任何影响,反应速率始终保持恒定。
  • 在一级反应中,反应速率与反应物浓度的变化成直接线性比例。 随着反应物浓度降低,反应速率也成比例降低。
  • 在二级或更高级反应中,反应速率与反应物的指数值成正比。 因此,随着反应的进行和反应物浓度的降低,反应速率呈指数下降。

本文改编自 Openstax, Chemistry 2e, Section 12.3: Rate Laws

Tags

Rate LawReaction OrderConcentrationsReactantsRate EquationsMathematical ExpressionsChemical ReactionStoichiometric CoefficientsMolar ConcentrationsRate ConstantTemperatureReaction OrdersPositive IntegersFractionsNegative ValuesZeroExperimentally DeterminedReactant ConcentrationsTemperature DependenceOverall Reaction Order

来自章节 2:

article

Now Playing

2.7 : 速率定律和反应顺序

热力学和化学动力学

9.3K Views

article

2.1 : 化学反应

热力学和化学动力学

9.8K Views

article

2.2 : 反应的焓和热

热力学和化学动力学

8.3K Views

article

2.3 : 溶液形成的能量学

热力学和化学动力学

6.7K Views

article

2.4 : 熵和溶剂化

热力学和化学动力学

7.0K Views

article

2.5 : 吉布斯自由能和热力学有利性

热力学和化学动力学

6.7K Views

article

2.6 : 化学和溶解度平衡

热力学和化学动力学

4.1K Views

article

2.8 : 温度变化对反应速率的影响

热力学和化学动力学

4.0K Views

article

2.9 : 多步反应

热力学和化学动力学

7.2K Views

article

2.10 : 键解离能和活化能

热力学和化学动力学

8.7K Views

article

2.11 : 能量图、过渡态和中间体

热力学和化学动力学

16.1K Views

article

2.12 : 预测反应结果

热力学和化学动力学

8.2K Views

JoVE Logo

政策

使用条款

隐私

科研

教育

关于 JoVE

版权所属 © 2025 MyJoVE 公司版权所有,本公司不涉及任何医疗业务和医疗服务。