负一级反应

化学中,负一级反应,亦称为负一反应倒数反应,是指反应级数为-1的化学反应,或反应速率与反应物的浓度的负一次方成正比,换句话说,就是反应速率与反应物的浓度成反比。

负一级反应或其他级数小于0的反应非常罕见。

例子

氧和臭氧的转换反应的反应式为:

2 O3 → 3 O2

它是一种可逆反应,因此反应示可以记为:

2 O33 O2

因此O3和O2会同时出现,但是这个反应会受产物影响,在高浓度时,会衰变成普通的双原子氧,双原子氧也会参与这个反应(在一大气压条件下的半衰期约半小时)[1],因此,反应式可以改写成:

2 O3 + O2 → 4 O2

O3 + 3O2 → 3 O3

此时的速率方程 

在此时,对于参与正反应的O2而言,其反应及数为-1[2]

但整体而言,其反应总级数(-1)+2=1,是一个一级反应

运算

假设反应速率(rate)为R,反应物A的浓度为[A],速率常数为k,其速率方程如下:

 

由于是负一次方,因此可以记为倒数

 

由上式可知,二级反应的反应速率与反应物浓度成反比,即:

 

现将上式移项,整理如下:

 

两边同时积分,由0积至t,时间为0的时候,A的浓度写成[A]0,得:

 
 
移项后得: 
整理后得: 

得到的式子就是浓度时间的关系。 由所得式又可推导半生期(半衰期):

 

可得半生期

 

负一以下的反应

负二级反应

在化学中,负二级反应,(亦称为负二次反应),是指反应级数为-2的化学反应,或反应速率与所有反应物的总浓度负二次方成正比,换句话说,就是反应速率与反应物浓度的平方成反比。

由于负二级反应的推导过程与负一级相似,因此不列出。

浓度时间的关系:  

半生期:  

负n级反应

参见

参考文献

  1. ^ Earth Science FAQ: Where can I find information about the ozone hole and ozone depletion?页面存档备份,存于互联网档案馆Goddard Space Flight Center, National Aeronautics and Space Administration, March 2008.
  2. ^ Laidler K.J. Chemical Kinetics (3rd ed., Harper & Row 1987), p.305