速率表達式和速率定律的關鍵區別在於速率表達式給出了產物或反應物出現或消失的速率,而速率定律給出了速率與反應物濃度或壓力之間的關係。
當一個或多個反應物轉化為產物時,它們可能經歷不同的修飾和能量變化。反應物中的化學鍵斷裂,形成新的鍵,生成與反應物完全不同的產物。這種化學修飾被稱為化學反應。速率表達式和速率定律是化學反應中可以描述的重要化學概念。
目錄
1. 概述和主要區別
2. 什麼是速率表達式
3. 什麼是利率定律
4. 並排比較-表格形式的速率表達式與速率定律
5. 摘要
什麼是速率表達式(rate expression)?
速率表達式表示反應物濃度隨反應時間的變化。我們可以用任何反應物和反應產物給出這個表達式。當給出反應物的速率表達式時,我們應該用負號,因為在反應過程中,反應物的量隨著時間的推移而減少。當使用乘積編寫速率表達式時,使用加號,因為乘積的數量隨時間而增加。
此外,在給出速率表達式時,我們應該考慮化學計量關係,以使所有以任何方式給出的速率表達式相等。我們可以考慮化學反應速率,例如:;
2X+3Y⟶5Z
上述反應可採用以下速率表達式:
什麼是費率律(rate law)?
速率定律是反應速率的數學表達式,它包括反應物速率和產物速率之間的關係。我們可以通過實驗確定這些數學數據,也可以驗證這種關係。我們可以用兩種主要的方法來寫速率定律:微分速率定律和積分速率定律。
微分速率定律
微分速率定律是用一種或多種反應物的濃度變化來表示反應速率的方法。這裡,我們考慮反應物濃度在一段特定時間內的變化。我們將這個時間間隔命名為Δt。我們可以將反應物濃度的變化命名為Δ[R]。讓我們考慮一個例子來理解如何寫出微分率定律。對於反應物“a”分解得到產物,k為速率常數,n為反應級數,則該速率方程如下:
- A⟶產品
微分率定律如下:
綜合費率法
積分速率定律是將反應速率表示為時間函數的方法。通過對微分速率定律的積分,我們可以利用微分速率定律得到這個表達式。我們也可以從一個普通利率得到這個綜合利率定律。
例如,對於反應A⟶產物,普通速率定律如下:
速率(r)=k[A]
式中,k為速率常數,[A]為反應物A的濃度。如果我們考慮一個小的時間間隔,則可將上述方程寫成:
我們在這裡用負號(–),因為A是反應物,隨著時間的增加,A的濃度降低。將上述兩個方程結合起來,可以得到如下關係式:;
對於反應物濃度在很短的時間間隔內的很小的變化,我們可以寫下方程;
或者
然後,通過積分這個方程,我們可以得到以下關係:
ln[A]=-kt+常數
因此,當時間為0或t=0時,ln[A]是反應物的初始濃度(我們可以給出它為[A]0),因為t=0,–kt=0,所以ln[A]0=常數。對於一級反應,積分速率定律是,
ln[A]=ln[A]0–kt
速率表達式(rate expression)和費率律(rate law)的區別
速率表達式和速率aw是給出反應速率細節的兩種方法。速率表達式和速率定律的關鍵區別在於速率表達式給出了產物或反應物出現或消失的速率,而速率定律給出了速率與反應物濃度或壓力之間的關係。
下面的信息圖總結了速率表達式和速率定律之間的區別。
總結 - 速率表達式(rate expression) vs. 費率律(rate law)
速率表達式和速率定律是描述反應速率的兩種方法。速率表達式和速率定律的關鍵區別在於速率表達式給出了產物或反應物出現或消失的速率,而速率定律給出了速率與反應物濃度或壓力之間的關係。