化學動力學(反應速率)
一級反應(first-order reaction)
想象一群人正離開體育場,每個人都在任意時刻獨立地決定要不要往出口走。看台坐滿時,許多人同時湧出;隨著人群變稀,出場的速度也按比例減慢。一級反應就是這樣:它的速度與當前存在的反應物的量成正比。
正式地說,一級反應的速率方程是「速率 = k[A]」,於是速率正比於某一反應物濃度的一次方。對其積分,得到濃度隨時間的指數衰減,把 ln[A] 對時間作圖就呈一條直線。它的標誌性特徵是半衰期恆定:從滿降到一半所用的時間,與從一半降到四分之一所用的時間相同,無論你從多少開始都一樣。
一級反應之所以重要,是因為它無處不在,又特別好處理:放射性衰變、許多藥物從體內的消除、以及大量氣相分解反應都遵循一級動力學。需要注意的是:「一級」是關於速率如何依賴濃度的一個實驗發現;在某些特殊條件下,反應可能表現為一級(準一級),即便它真實的機理更為複雜。
五氧化二氮在氣相中分解,遵循速率 = k[N₂O₅]。無論你從多大壓強開始,它的濃度總是在同樣固定的時間間隔內減半——這正是標誌一級反應的指數衰減、半衰期恆定的模式。
半衰期固定的指數衰減——一級的標誌。
準一級是個有用的技巧:讓一種反應物大量過量、幾乎不變,一個較複雜的反應就化簡為對另一種反應物表觀上的一級。
又稱
另見