定義
不同反應有不同的速率常數,速率常數與反應溫度、反應介質(溶劑)、催化劑等有關,甚至會随反應器的形狀、性質而異。與濃度無關,但受溫度、催化劑、固體表面性質等因素的影響。
單位
速率系數的單位取決于反應的總級數:
對零級反應,速率系數的單位是mol·L-1·s-1或mol·dm-3·s-1
對一級反應,速率系數的單位是s-1
對二級反應,速率系數的單位是L·mo-1·s-1或dm3·mol-1·s-1
對n級反應,速率系數的單位是mol1-n·Ln-1·s-1或mol1-n·dm3n-3s-1
應用
速率常數k是化學動力學中一個重要的物理量,其數值直接反映了速率的快慢。質量作用定律隻适用于基元反應,不适用于複雜反應。複雜反應可用實驗法決定起速率方程和速率常數。要獲得化學反應的速率方程,首先需要收集大量的實驗數據,然後在經歸納整理而得。它是确定反應機理的主要依據,在化學工程中,它又是設計合理的反應器的重要依據。
相對的活化絡合物的觀點更多的是為實驗化學家所接受,因為在描述反應機理時比較方便。現代理論化學已經可以精确的計算速率常數。
測定方法
要獲得化學反應的速率方程,首先需要通過實驗收集一套c~t或v~c數據,然後再經歸納整理計算而得反應速率常數。反應速率常數的測定方法很多,常用的有積分法和微分法。
1.積分法
利用速率方程的積分公式來确定反應級數和速率常數。是一種嘗試法。
(1)代入試差法
實驗數據代入某一級數速率方程的積分式中計算k值。
(2)作圖試差法
利用濃度函數(如一級反應中的lndCA,0CA、lnCA)對t作圖,若圖形是直線,則可由該圖形的縱軸上的截距确定反應速率常數。同時可确定反應級數。這種方法對于簡單整數級反應效果較好。但嘗試不準需再試,方法較繁。并且在數據範圍不大時,往往不同級數難以區分。這時可以用微分法。
2.微分法
對有如下通式的反應υ=-dCAdt=KCnA兩邊取對數lg-dCAdt×[t][C]××=lgk[k]+nlgCA[C]定溫下,确定反應的k和n均為常數,以lg-dCAdt×[t][C]××對lgCA[C]作圖,應為直線。斜率為反應級數n,截距lgk[k],可求k。