四級反應

化學中,四級反應英文fourth-order reaction)亦稱四次反應,是指反應級數為4的化學反應,或反應速率與所有反應物的總濃度四次方成正比。

四級或四級以上的反應極為罕見,除非該反應有四種或四種反應物。

BrO3- + Br- + 2H+ → 3Br2 + 3H2O即為一種四級反應。[1][2]

性質

假設反應速率(rate)為R,反應物A的濃度為[A],速率常數為k,其速率方程如下:

 

由上式可知,二級反應的反應速率與反應物濃度的四次方成正比,即:

 

現將上式移項,整理如下:

 

兩邊同時積分,由0積至t,時間為0的時候,A的濃度寫成[A]0,得:

 
 
移項後得: 
整理後得: 

得到的式子就是濃度時間的關係。 由所得式又可推導半生期(半衰期):

 

可得半生期

 

四級以上的反應

五級反應

在化學中,五級反應(fifth-order reaction),(亦稱為五次反應),是指反應級數為5的化學反應,或反應速率與所有反應物的總濃度五次方成正比。

由於五級反應的推導過程與四級相似,因此不列出。

濃度時間的關係:  

半生期 

例子

  • 14H3O+(aq)+2HCrO4-(aq)+6I-(aq)→ 2Cr3+(aq)+3I2(aq)+22H2O(l)
    r=[HCrO4-][I-]2[H3O+]2,是一個五級反應[3]

n級反應

零级反应 一级反应 二级反应  级反应
微分速率方程        
积分速率方程        

(不适用于一级反应)

速率常数   的单位        
呈线性关系的变量        

(不适用于一级反应)

半衰期        

(不适用于一级反应)

表中,  代表摩尔浓度    代表时间,  代表反应的速率常数。所说的“二级反应”和“ 级反应”指的是纯级数反应,也就是反应速率只与一个反应物的二次方或 成正比。

參考文獻

  1. ^ The Kinetic Salt Effect in the Fourth Order Reaction页面存档备份,存于互联网档案馆) Martin Sclar , Leonard C. Riesch J. Am. Chem. Soc., 1936, 58 (4), pp 667–670, DOI: 10.1021/ja01295a043
  2. ^ Martin Sclar , Leonard C. Riesch J. Am. Chem. Soc., 1936, 58 (4), pp 667–670 DOI: 10.1021/ja01295a043
  3. ^ John W. Moore, Conrad L. Stanitski, Peter C. Jurs. Principles of Chemistry: The Molecular Science. Cengage Learning. 2009: 426. ISBN 9780495390794.