速率定律 摘要 Rate Laws：A Summary

化學原理啟迪392

Christian Dior Couture Spring/Summer 2013 

速率定律有以下重點：

1.     為了簡化反應的速率定律，我們以正反應為主的反應來研究速率，這樣建立出來的速率定律，只涵蓋反應物的濃度。

2.     共有二種速率定律

a.微分速率定律 the differential rate law（通常稱為速率定律 the rate law）說明反應速率如何依據物質濃度而變化，只有單一反應物的化學反應，它在零級、一級和二級動力下的速率定律公式如下表。

b.積分速率定律 the intergrated rate law說明反應物濃度如何依時間而變化，只有單一反應物的反應，它在零級、一級和二級動力下的積分速率定律公式如下表。

3.     我們到底是用微分速率定律，還是積分速率定律，全看實驗上哪一種數據比較容易收集，並且比較精確；一旦我們確定某個反應的其中一種速率定律，我們同時也能寫出另一種速率定律。

4.     定義微分速率方程式最常見的方法是初始速率法；這種方法是用不同初始濃度的反應物進行好幾輪的實驗，每一輪實驗測量速率的時間點t都是一樣的，並且測量的時間點t十分靠近t＝0的位置。（在反應剛啟動時測量）

5.     重點是在濃度大幅改變之前，測量清楚初始數值（瞬間速率、濃度變化……），比較各反應的初始速率和初始濃度，就能找到各種反應物的濃度與速率的關係，判斷出每一種反應物的級數。

6.     為了確定一個反應的積分速率定律，我們會測量反應進行過程中不同時間點的反應物濃度。

7.     如果一個反應有好幾種反應物，我們將設定條件，讓每一次的實驗只改變其中一種反應物的濃度，以此找出反應的積分定律。

8.     實際的作法是，將其中一種反應物的濃度調成與其他反應物相比之下非常低的濃度，這樣就可以忽略其他濃度較高的反應物對反應速率的影響，以此進一步調整反應速率的公式：

有許多反應物的反應速率原本的公式為 Rate＝k[A]ⁿ[B]^m[C]^p

利用實驗簡化為 Rate＝k'[A]ⁿ

在此，k'＝k[B]₀^m[C] ₀^p，[B]₀＞＞[A]₀，並且[C]₀＞＞[A]₀。

9.     然後，依據[A]versus t交會的數線是直線( n=0 零級反應)，還是ln[A]versus t交會的數線為直線( n=1 一級反應) ，還是1/[A]versus t交會的數線為直線( n=2 二級反應)，來決定Rate＝k'[A]ⁿ中n的數值。而k'的數值決定於直線數線的斜度。

10. 在確定k'值後，再做幾輪單獨調整B和C濃度的實驗，確定m、p和k的數值。

n  翻譯編寫Steven S. Zumdahl 《Chemical Principles》