化学动力学(反应速率)

二级反应(second-order reaction)

想象一种舞蹈,要往前跳,必须两个人找到彼此并结成一对。舞池里挤满人时,舞伴不断相遇,配对很快;随着人离场,找舞伴变得格外困难,配对速率骤降。二级反应就有这种味道:它的速度取决于某浓度的平方,或两个浓度的乘积。

正式地说,二级反应的速率为「速率 = k[A]²」(或「速率 = k[A][B]」),因此总级数为二级。对最简单的情形积分可知,把 1/[A] 对时间作图呈一条直线,斜率等于 k——这与一级情形是不同的特征图。关键在于,它的半衰期并不恒定:反应物越稀少,半衰期越长,因为反应所需的「两粒子相遇」变得越来越罕见。

二级动力学之所以重要,是因为它典型地出现在两个分子必须真正相遇并结合的反应中——许多双分子步骤、二聚反应和离子复合。需要诚实指出的是:简单的 1/[A] 公式假定只有一种反应物,或两者起始浓度相等;若是两种不同的反应物且量不相等,积分形式会更复杂,你必须弄清自己处在哪种情形。

两个二氧化氮分子相撞结合,遵循速率 = k[NO₂]²。把 1/[NO₂] 对时间作图,各点落在一条直线上,证实是二级——而且不像一级情形,随着气体变稀,用掉下一个「一半」所需的时间会越来越长。

1/[A] 对时间呈直线、半衰期越来越长,标志着二级。

一级是 ln[A] 作图呈直线;二级是 1/[A] 作图呈直线。选错作图方式,是误判级数的常见原因。

又称
second order kinetics二阶反应二階反應