反应机理与催化
基元反应(elementary reaction)
把一段长途旅程想成一个个能一动作完成的单步——迈一步、转一个弯、推开一扇门。你没法把一次迈步再拆成更小的迈步;它本身就是这段路最简单的单位。基元反应就是化学版的这样一次单步:恰好在一次分子事件中完成的反应,中间没有任何更简单的过程发生。
更准确地说,基元反应是机理中的单独一步,其中所写出的分子真的一次性聚到一起(或一个分子一次性裂开),直接越过一道能垒,从反应物到产物。因为它是一次真实的单一事件,它的速率定律可以直接由方程式写出:速率正比于每种参与物种的浓度,各按它在这一步里出现的数目取幂。这是唯一一种你可以从化学计量数直接读出速率定律的情形——对总反应你永远不能这样做。
为什么重要:每一个多步机理都是由基元反应搭建起来的,所以它们是动力学真正的乐高积木。诚实的提醒是:你无法仅凭外观判断一个写出来的反应是否真的是基元的;称某一步为基元是一个关于真实情况的断言,必须加以论证,而你在课本里遇到的大多数方程式都是总反应,而非基元反应。
在单独一个基元步骤中,一个臭氧分子(O3)撞上一个氧原子(O),它们结合成两个 O2 分子。由于这是一次真实的碰撞事件,它的速率就直接正比于 [O3] 乘以 [O]——可以直接从方程式读出。
对一个基元步骤——也仅在此时——速率定律里的幂次与系数相符。
反应分子数(这一步有几个分子参与)只是基元反应的属性;反应级数则是任何速率定律都有的属性,由实验测得。两者仅对基元步骤才一致。
又称
另见