化學動力學(反應速率)
積分速率方程(integrated rate law)
車速表告訴你此刻開得多快,但要知道一小時後你會在哪裡,就得把這些速度隨時間累加起來。普通的速率方程就是車速表——它給出某一瞬間的速度。積分速率方程則是行程規劃:它告訴你在未來任意時刻還剩多少反應物。
在數學上,積分速率方程就是把微分形式的速率方程對時間積分所得的結果。它把「多快」變成「何時還剩多少」,給出濃度作為已流逝時間的直接函數。每一種反應級數都有自己的形式:一級給出指數衰減(把濃度的對數對時間作圖會得到一條直線),二級和零級則給出不同的形態,各有各的直線作圖法。
這在兩大方面都很重要。實用上,它讓你不必每一瞬間都重新測量就能預報濃度、計算半衰期。診斷上,你可以通過看哪一種作圖呈直線來檢驗反應遵循哪一級——出直線的那種揭示了級數,而它的斜率則直接給出速率常數。需要注意的是:這些漂亮的公式都假定存在一個單一、乾淨的速率方程;機理會變化的反應,哪一個公式都套不上。
懷疑某反應是一級?把 ln[A] 對時間作圖。如果各點落在一條直線上,就證實了它是一級,斜率等於 −k,而且你能直接從這條線上讀出任意未來時刻的濃度——不必把實驗跑得更久。
哪種作圖呈直線就揭示級數;斜率給出 k。
微分速率方程(速率對濃度)和積分速率方程(濃度對時間)從兩個角度描述同一個反應——別搞混題目問的是哪一個。
又稱
另見