化學動力學(反應速率)
反應速率(reaction rate)
想想牛奶結塊有多快,潮濕柵欄上的鐵生鏽有多慢,或者泡騰片在水裡多久就不再冒泡。有些化學變化一瞬間就完成,有些卻要拖上好幾年。反應速率說的就是反應進行得有多快——在一段時間裡,有多少反應物消失,或有多少產物生成。
更準確地說,反應速率是某種物質的濃度(或量)的變化除以發生這一變化所用的時間,通常以「莫耳每升每秒」表示。由於反應物在減少而產物在增多,我們把每種物質的變化速率除以它在配平方程式中的係數,從而為整個反應定義出一個統一的速率,讓大家都認同同一個數值。隨著反應進行,速率一般會下降,因為反應物被消耗掉了,所以化學家往往報告某一特定時刻的瞬時速率,而不是很長一段時間裡的平均值。
為什麼這很重要:速率正是化學動力學研究的核心,而這與「反應到底能不能發生」是兩個完全不同的問題。熱力學告訴你反應在能量上是不是「下坡」;動力學告訴你這趟路要走多久。一個反應可能在熱力學上極其有利,卻慢得彷彿永遠不會開始——金剛石變成石墨就是經典的例子。
把一小塊大理石(碳酸鈣)丟進鹽酸裡,給冒出的二氧化碳氣泡計時。剛混合時氣體湧得很快;十分鐘後就只剩緩慢的幾個泡了。通過測量每分鐘收集到多少氣體,你就能畫出反應速率隨鹽酸被消耗而下降的曲線。
每分鐘的氣泡數——反應跑得多快的一種看得見的量度。
一定要說明速率指的是哪種物質,或者除以化學計量係數,否則同一個反應看起來會有好幾個不同的「速率」。
又稱
另見