親核取代 (SN1/SN2)

二級動力學(second-order kinetics)

假設你把燒瓶裡親核試劑的量加倍,反應快了一倍;再把受質也加倍,反應就快了四倍。這種「加倍再加倍」的行為正是二級動力學的標誌,也正是 SN2 反應的表現。反應速率取決於兩種物質的濃度之乘積。

寫出來,速率方程是 速率 = k[R-X][Nu],對受質一級、對親核試劑一級,合起來就是二級。原因在機理上:SN2 在一步裡完成,這一步中受質和親核試劑必須相撞並共同反應。最慢的(在這裡也是唯一的)那一步——決速步——涉及兩個分子,所以兩者都出現在速率方程裡。這一步的分子數(molecularity)是 2(雙分子),也就是 SN2 裡的那個「2」。

動力學是化學家從外部讀出機理的方法,根本不必看見任何一個分子反應。如果加更多親核試劑時速率上升,親核試劑就一定在決速步裡——指向 SN2。如果速率完全無視親核試劑、只取決於受質,那親核試劑是在慢步之後才進來的——指向 SN1。測量速率如何隨各濃度變化,是區分這兩條通道最乾淨的方法之一。

對於 HO(-) + CH3Br,實測速率 = k[CH3Br][HO(-)]。氫氧根加到三倍,速率就變三倍;兩者都加到三倍,速率就漲九倍。

兩個濃度都出現,因為兩個分子在慢步裡相遇。

反應級數是實驗測出來的,不是從配平方程看出來的——它反映的是決速步裡發生了什麼。

又稱
second-order rate law二级反应速率二級反應速率