化学动力学(反应速率)

积分速率方程(integrated rate law)

车速表告诉你此刻开得多快,但要知道一小时后你会在哪里,就得把这些速度随时间累加起来。普通的速率方程就是车速表——它给出某一瞬间的速度。积分速率方程则是行程规划:它告诉你在未来任意时刻还剩多少反应物。

在数学上,积分速率方程就是把微分形式的速率方程对时间积分所得的结果。它把「多快」变成「何时还剩多少」,给出浓度作为已流逝时间的直接函数。每一种反应级数都有自己的形式:一级给出指数衰减(把浓度的对数对时间作图会得到一条直线),二级和零级则给出不同的形态,各有各的直线作图法。

这在两大方面都很重要。实用上,它让你不必每一瞬间都重新测量就能预报浓度、计算半衰期。诊断上,你可以通过看哪一种作图呈直线来检验反应遵循哪一级——出直线的那种揭示了级数,而它的斜率则直接给出速率常数。需要注意的是:这些漂亮的公式都假定存在一个单一、干净的速率方程;机理会变化的反应,哪一个公式都套不上。

怀疑某反应是一级?把 ln[A] 对时间作图。如果各点落在一条直线上,就证实了它是一级,斜率等于 −k,而且你能直接从这条线上读出任意未来时刻的浓度——不必把实验跑得更久。

哪种作图呈直线就揭示级数;斜率给出 k。

微分速率方程(速率对浓度)和积分速率方程(浓度对时间)从两个角度描述同一个反应——别搞混题目问的是哪一个。

又称
integrated rate equation积分速率定律積分速率定律