化學動力學(反應速率)

二級反應(second-order reaction)

想象一種舞蹈,要往前跳,必須兩個人找到彼此並結成一對。舞池裡擠滿人時,舞伴不斷相遇,配對很快;隨著人離場,找舞伴變得格外困難,配對速率驟降。二級反應就有這種味道:它的速度取決於某濃度的平方,或兩個濃度的乘積。

正式地說,二級反應的速率為「速率 = k[A]²」(或「速率 = k[A][B]」),因此總級數為二級。對最簡單的情形積分可知,把 1/[A] 對時間作圖呈一條直線,斜率等於 k——這與一級情形是不同的特徵圖。關鍵在於,它的半衰期並不恆定:反應物越稀少,半衰期越長,因為反應所需的「兩粒子相遇」變得越來越罕見。

二級動力學之所以重要,是因為它典型地出現在兩個分子必須真正相遇並結合的反應中——許多雙分子步驟、二聚反應和離子復合。需要誠實指出的是:簡單的 1/[A] 公式假定只有一種反應物,或兩者起始濃度相等;若是兩種不同的反應物且量不相等,積分形式會更複雜,你必須弄清自己處在哪種情形。

兩個二氧化氮分子相撞結合,遵循速率 = k[NO₂]²。把 1/[NO₂] 對時間作圖,各點落在一條直線上,證實是二級——而且不像一級情形,隨著氣體變稀,用掉下一個「一半」所需的時間會越來越長。

1/[A] 對時間呈直線、半衰期越來越長,標誌著二級。

一級是 ln[A] 作圖呈直線;二級是 1/[A] 作圖呈直線。選錯作圖方式,是誤判級數的常見原因。

又稱
second order kinetics二阶反应二階反應