化學原理啟迪391
Burberry
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1.
大部分單一反應物所進行的反應，不是一級動力就是二級動力。不過，有時候這種反應也可能是零級反應zero-order
reaction。
2.
由反應物質A所進行的反應，其零級反應的速率定律是：
Rate＝k[A]
0＝k(1)＝k
零級反應的速率是固定的。它與一級反應和二級反應不同之處是，零級反應的速率不受濃度影響而改變。
3.
零級積分速率定律 the integrated second-order rate law：
[A]＝－kt＋[A]0
4.
在零級反應，A物質濃度[A]與時間t交會點構成一條斜度為－k的直線：
5.
我們可從零級反應的積分速率定律得到它的半生期方程式：
[A]0/2＝－kt1/2＋[A]0
可簡化為
kt1/2＝[A]0 /2
6.
解開t1/2，得到零級反應的半生期方程式：
t1/2＝[A]0/2k
7.
零級反應通常指的是，需要金屬表面或酵素等物質來促成的反應。舉例來說，以下的分解反應在鉑金屬表面進行：
2N2O(g)→2N2(g)＋O2(g)
8.
當鉑金屬表面已經覆蓋滿N2O分子，N2O濃度不論怎麼增加都不會影響反應速率，因為只有鉑金屬表面的N2O分子能夠進行反應。在這樣的條件下，反應速率是恆定的，因為反應控制在鉑金屬與N2O的接觸面，而不是N2O的整體反應。
9.
N2O的分解反應也能在沒有鉑金屬表面催化、但是高溫的環境條件下進行，但是這樣進行的反應不是零級反應。
由一個以上反應物所進行的反應的積分速率定律 Integrated Rate Laws
for Reactions with More Than One Reactant
10.
如果要討論比較複雜的反應，那需要用到特別的方法來解決速率定律的問題。舉例來說，以下的反應：
BrO3－(aq)＋5Br－(aq)＋6H＋(aq)→3Br2(l)＋3H2O(l)
11.
依據實驗我們知道它的速率定律是：
Rate＝－｛d[BrO3－]/dt｝＝k[BrO3－][Br－][H＋]
2
12.
假設我們進行這個反應的條件是[BrO3－]0＝1.0×10－3M、[Br－] 0＝1.0M、[H＋]＝1.0M。反應進行之後，[BrO3－]明顯下降，但是因為Br－和H＋離子的濃度一開始就很高，所以這二個反應物消耗的比例很小。因此[Br－]和[H＋]的濃度幾乎可說是保持恆定不變。
13.
換句話說，當Br－和H＋離子的濃度遠高於BrO3－離子的濃度，我們可以假設，在整個反應中，Br－和H＋離子的濃度跟初始濃度一樣：
[Br－]＝[Br－]0 和[H＋]＝[H+]0
14.
這代表速率定律可寫為
Rate＝k
[Br－]0[H＋]02
[BrO3－]＝k'[BrO3－]
15.
因為[Br－]0和
[H＋]0是恆定不變的
k'＝k
[Br－]0[H＋]02
16.
所以速率定律可簡寫為
Rate＝k'[BrO3－]
這是一級反應。
17.
不過因為這個速率定律是從複雜的公式簡化而來的，因為它稱為擬一級速率定律pseudo-first-order rate law。
18.
這個實驗，在反應條件為[BrO3－]0＝1.0×10－3M、[Br－]0＝1.0M、[H＋]＝1.0M之下，[BrO3－]和時間t交會的數線為一條直線，斜度等於－k'。因為已經知道[Br－]和[H＋]的數值，因此我們可利用以下的方程式計算出k的數值：
k'＝k
[Br－]0[H＋]02
這個方程式可重新排列如下
k＝k'/
[Br－]0[H＋]02
19.
值得注意的是，複雜反應的動力學可透過觀察其中一個反應物在某一段時間的行為分析清楚。如果其中一個反應物的濃度比其他反應物的濃度低非常多，那麼，那些濃度較高的反應物相較之下變化量很小，可以視為濃度恆定不變。
20.
然後我們可利用這些變化量相對較小的反應物質來判定反應的級數。這個技術可用來判斷複雜反應的速率定律。
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