速率决定步骤英文解释翻译、速率决定步骤的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【机】 rate-determining step

分词翻译：

速率的英语翻译：

rate; speed; tempo; velocity
【化】 rate; speed
【医】 speed; velocity

决定的英语翻译：

decide; determine; resolve; decision; fix
【医】 determination
【经】 decision

步骤的英语翻译：

measure; move; step
【计】 step
【化】 procedure
【医】 procedure
【经】 step

专业解析

在化学动力学中，"速率决定步骤"（Rate-Determining Step，简称RDS）指多步反应中反应速率最慢的环节，它决定了整个反应的总速率。这一概念最早由瑞典化学家Svante Arrhenius在1889年通过阿伦尼乌斯方程提出，其数学表达式为：

$$ k = A cdot e^{-frac{E_a}{RT}} $$

式中$E_a$即为速率决定步骤的活化能。根据过渡态理论，该步骤需要克服最高能垒，形成不稳定的过渡态结构。例如在SN1亲核取代反应中，碳正离子的生成步骤通常是RDS，而后续的亲核试剂进攻则是快速步骤。

国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）在《化学术语纲要》中将该概念定义为"决定总反应速率的基元反应步骤"。权威教材《物理化学》（Atkins第11版）特别强调，在酶催化反应中，酶-底物复合物的形成常作为RDS，这一特性被广泛应用于药物设计领域。

近年《自然·催化》期刊研究指出（DOI:10.1038/s41929-021-00698-8），在工业催化剂开发中，通过降低RDS的活化能可使整体效率提升3-5个数量级。美国化学会《化学评论》的专题论文（DOI:10.1021/acs.chemrev.0c01262）进一步验证了该理论在燃料电池氧还原反应中的核心地位。

网络扩展解释

速率决定步骤（Rate-Determining Step，简称RDS）是化学反应动力学中的核心概念，指多步反应中最慢的一个步骤，它决定了整个反应的总速率。以下是详细解释：

1.基本定义

速率决定步骤是整个反应序列中活化能最高、进行最慢的步骤。无论其他步骤多快，总反应速率只能与最慢步骤的速率一致，类似“木桶效应”中最短的那块木板。

2.作用与意义

控制总反应速率：总反应速率方程通常由速率决定步骤的反应物浓度和速率常数决定。
指导实验设计：通过研究决速步，可优化反应条件（如温度、催化剂）以加速整体反应。
解释反应机理：帮助推断反应的微观路径，例如中间体的生成与消耗。

3.示例说明

以臭氧分解反应为例：

步骤1：$text{O}_3 rightarrow text{O}_2 + text{O}$（快）
步骤2：$text{O} + text{O}_3 rightarrow 2text{O}_2$（慢，速率决定步骤）

总反应速率仅由步骤2决定，速率方程为：
$$ r = k[text{O}][text{O}_3] $$ 由于中间体$text{O}$的浓度难以测量，需通过稳态近似法简化方程。

4.影响因素

催化剂：通过降低决速步的活化能加速反应。
温度：决速步对温度更敏感（阿伦尼乌斯方程中活化能越高，温度影响越显著）。
反应物浓度：仅决速步的反应物浓度会直接影响总速率方程。

5.与反应级数的关系

总反应级数由决速步的分子数（即参与该步骤的反应物种类数）决定。例如，若决速步为单分子反应，则总反应为一级。

速率决定步骤是理解复杂反应动力学的关键，通过分析它可预测反应速率、设计实验方案，并揭示反应机理的本质。