1.
為了介紹反應速率的觀念，我們將討論「二氧化氮」的分解反應，「二氧化氮dioxide」是一種造成空氣污染的氣體。「二氧化氮NO2」分解為「一氧化氮NO」與「氧氣O2」的方程式如下：
2NO2(g)→2NO(g)＋O2(g)
2.
假設有一個實驗，裝滿「二氧化氮NO2」的細頸瓶，一開始處於室溫下，此時細頸瓶內的「二氧化氮NO2」十分穩定，然後，迅速加熱細頸瓶到300℃，在這個溫度下細頸瓶內的「二氧化碳NO2」依據以上方程式分解。
3.
這個實驗結果摘要如下表：
4.
表中的數據如下圖：
5.
這些結果顯示，反應物NO2的濃度隨著時間減少，產物NO和O2的濃度隨著時間增加。化學動力學的功用是分析影響反應速度的因素。
6.
反應程序的速度speed或速率rate的定義是，特定反應物質經歷特定的一段時間後的改變量。化學反應改變的「量」指的是，反應物或產物的「份量」或「濃度」。
7.
所以，化學反應的反應速率reaction rate定義是每單位時間反應物或產物濃度的改變：
速率Rate
＝（在t2
時間點A物質的濃度－在t1
時間點A物質的濃度）÷（t2－t1）
＝Δ[A]/ Δt
A代表特定反應物或產物，方框[
]代表每升幾莫耳mol/L的濃度；Δ代表參與反應物質在特定時間下的「份量改變」。
8.
現在讓我們利用「二氧化氮NO2」在前50秒改變的濃度，計算「二氧化氮NO2」的反應速率：
Rate＝Δ[NO2]/Δt
＝（[NO2]t＝50－[NO2]t＝0）÷（50s－0s）
＝（0.0079mol/L－0.0100mol/L）÷50s
＝－4.2×10－5molL－1s－1
9.
特別留意，因為「二氧化氮NO2」的濃度隨時間減少，Δ[NO2]是負值。可是習慣上，我們會用正數說明反應速率，因此我們對這個反應設定的速率定義是：
Rate＝－Δ[NO2]÷Δt
因為反應物的濃度總是隨著時間減少，因此利用反應物計算出來的速率前頭必須增加一個負號。
10.
「二氧化氮NO2」分解為「一氧化氮NO」與「氧氣O2」，從0到50秒，反應的速率是：
Rate＝－Δ[NO2]÷Δt
＝－(－4.2×10－5molL－1s－1)
＝4.2×10－5molL－1s－1
11.
「二氧化氮NO2」分解反應在每個時間間隔的平均速率如下表：
特別留意，反應的速率並非保持不變，而是隨著時間減慢。上表所顯示的是以50秒為間隔的平均速率。
12.
特定時間的反應速率可用幾何的觀念來計算，從「反應時間」與「物質濃度」構成的速率曲線，找到一個時間點或濃度點，以這個點拉出一條切線，作為直角三角形的斜邊。
說明「時間」間隔的水平線段，與斜邊交會點所形成的銳角設定為θ，並且水平線（時間間隔）為θ角的鄰邊，垂直線（濃度變化）為θ角的對邊，tangent θ就是反應速率（tangent
θ＝對邊/鄰邊）。
13.
舉例來說，在時間為100秒的時間點（t＝100s）拉出來的切線所畫成的直角三角形，它的鄰邊是Δt＝110s，對邊是Δ[NO2]＝0.0026
mol/L，因此反應速率是：
反應速率Rate
＝－（slope
of the tangent line）
＝0.0026
mol/L÷110s
＝2.4×10－5
mol L－1s－1
14.
到目前為止，我們只討論到使用「反應物」定義「反應速率」，事實上，也可以使用「產物」定義「反應速率」，但是如果要用「產物」定義「反應速率」，就必須要注意平衡反應方程式的係數，因為我們必須要比較清楚「消耗的反應物」與「生成的產物的」相對速率。
15.
舉例來說，在以下的反應：
2NO2(g)→2NO(g)＋O2(g)
16.
NO2和NO的係數都是2，所以NO產生的速率等於消耗NO2的速率。這一點我們可以從曲線圖觀察得到，NO的速率曲線與NO2的速率曲線弧度一樣，唯一的差別是上下顛倒；這代表在任何一個時間點，從NO曲線畫出的切線都會與從NO2曲線畫出的切線上下相反。
17.
另一方面，平衡的方程式顯示，O2的係數是1，NO的係數是2，這代表O2的產量是NO的一半，這意味著，反應「生成NO的速率」是「生成O2的速率」的2倍。
18.
我們可以利用反應物質「濃度」與「時間」關係的曲線圖證明以上的觀點。舉例來說，在250秒（t＝250s）時間點，從NO和O2二條曲線curve延伸出來的切線slope，計算出來的tangent（反應速率）：
Slope
of the tangent to the NO curve＝8.6×10－6
mol L－1s－1
Slope
of the tangent to the O2
curve＝4.3×10－6
mol L－1
s－1
19.
在250秒（t＝250s）時間點，「從NO曲線畫出來的切線的垂直高度（濃度）」，是「從O2曲線畫出來的切線的垂直高度（濃度）」的2倍，顯示反應「產生NO的速率」比「產生O2的速率」快2倍。
20.
「二氧化氮NO2分解反應」的各相關物質的速率比例，摘要如下
Rate
of consumption of NO2＝Rate
of production of NO＝2 Rate of production of O2
21.
因為反應速率會隨著時間改變，並且每一種反應物與產物的速率也各不相同，所以當我們描述一個反應的速率時，必須要非常謹慎地定義清楚我們所指的是什麼時間、什麼物質的速率。
n 翻譯編寫Steven S. Zumdahl 《Chemical Principles》；圖片來源／藝術中國、新華網、Neeu.com、Ionly.com、卓克藝術網、雅昌藝術網、在線畫廊、Mblzzy、Xinkaiyeyou.com
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