速率表达式和速率定律的关键区别在于速率表达式给出了产物或反应物出现或消失的速率,而速率定律给出了速率与反应物浓度或压力之间的关系。
当一个或多个反应物转化为产物时,它们可能经历不同的修饰和能量变化。反应物中的化学键断裂,形成新的键,生成与反应物完全不同的产物。这种化学修饰被称为化学反应。速率表达式和速率定律是化学反应中可以描述的重要化学概念。
目录
1. 概述和主要区别
2. 什么是速率表达式
3. 什么是利率定律
4. 并排比较-表格形式的速率表达式与速率定律
5. 摘要
什么是速率表达式(rate expression)?
速率表达式表示反应物浓度随反应时间的变化。我们可以用任何反应物和反应产物给出这个表达式。当给出反应物的速率表达式时,我们应该用负号,因为在反应过程中,反应物的量随着时间的推移而减少。当使用乘积编写速率表达式时,使用加号,因为乘积的数量随时间而增加。
此外,在给出速率表达式时,我们应该考虑化学计量关系,以使所有以任何方式给出的速率表达式相等。我们可以考虑化学反应速率,例如:;
2X+3Y⟶5Z
上述反应可采用以下速率表达式:
什么是费率律(rate law)?
速率定律是反应速率的数学表达式,它包括反应物速率和产物速率之间的关系。我们可以通过实验确定这些数学数据,也可以验证这种关系。我们可以用两种主要的方法来写速率定律:微分速率定律和积分速率定律。
微分速率定律
微分速率定律是用一种或多种反应物的浓度变化来表示反应速率的方法。这里,我们考虑反应物浓度在一段特定时间内的变化。我们将这个时间间隔命名为Δt。我们可以将反应物浓度的变化命名为Δ[R]。让我们考虑一个例子来理解如何写出微分率定律。对于反应物“a”分解得到产物,k为速率常数,n为反应级数,则该速率方程如下:
- A⟶产品
微分率定律如下:
综合费率法
积分速率定律是将反应速率表示为时间函数的方法。通过对微分速率定律的积分,我们可以利用微分速率定律得到这个表达式。我们也可以从一个普通利率得到这个综合利率定律。
例如,对于反应A⟶产物,普通速率定律如下:
速率(r)=k[A]
式中,k为速率常数,[A]为反应物A的浓度。如果我们考虑一个小的时间间隔,则可将上述方程写成:
我们在这里用负号(–),因为A是反应物,随着时间的增加,A的浓度降低。将上述两个方程结合起来,可以得到如下关系式:;
对于反应物浓度在很短的时间间隔内的很小的变化,我们可以写下方程;
或者
然后,通过积分这个方程,我们可以得到以下关系:
ln[A]=-kt+常数
因此,当时间为0或t=0时,ln[A]是反应物的初始浓度(我们可以给出它为[A]0),因为t=0,–kt=0,所以ln[A]0=常数。对于一级反应,积分速率定律是,
ln[A]=ln[A]0–kt
速率表达式(rate expression)和费率律(rate law)的区别
速率表达式和速率aw是给出反应速率细节的两种方法。速率表达式和速率定律的关键区别在于速率表达式给出了产物或反应物出现或消失的速率,而速率定律给出了速率与反应物浓度或压力之间的关系。
下面的信息图总结了速率表达式和速率定律之间的区别。
总结 - 速率表达式(rate expression) vs. 费率律(rate law)
速率表达式和速率定律是描述反应速率的两种方法。速率表达式和速率定律的关键区别在于速率表达式给出了产物或反应物出现或消失的速率,而速率定律给出了速率与反应物浓度或压力之间的关系。