
【化】 zero order reaction; zeroth order reaction
零级反应(Zero-Order Reaction)是化学动力学中的基础概念,指反应速率与反应物浓度无关的化学反应类型。其核心特征可总结如下:
定义与数学表达
从汉英对照角度,零级反应对应的英文术语为"zero-order reaction"。其速率方程可表示为: $$ r = -frac{d[A]}{dt} = k $$ 其中$r$为反应速率,$[A]$为反应物浓度,$k$为速率常数,单位为$text{mol·L}^{-1}text{·s}^{-1}$。该微分方程积分后得到线性关系式: $$ [A]_0 - [A] = kt $$ 表明浓度随时间呈线性递减(来源:中国大学MOOC《物理化学》课程(https://www.icourse163.org))。
动力学特征
此类反应的半衰期公式为: $$ t_{1/2} = frac{[A]_0}{2k} $$ 与初始浓度成正比,这是区别于一级、二级反应的核心判据(来源:ScienceDirect化学动力学专题(https://www.sciencedirect.com))。
实际应用
常见于催化反应体系,例如:
通过绘制浓度-时间曲线进行判定:若$[A]$与$t$呈线性关系且斜率为$-k$,则符合零级反应特征,该方法已列入IUPAC推荐动力学分析标准(来源:IUPAC金皮书(https://goldbook.iupac.org))。
零级反应是化学反应动力学中的一种特殊类型,其核心特征是反应速率与反应物浓度无关。以下是关键解析:
零级反应的速率方程形式为:
$$ r = k $$
其中,( k ) 为速率常数,单位通常为 ( text{mol} cdot text{L}^{-1} cdot text{s}^{-1} )。无论反应物浓度如何变化,反应速率始终保持恒定。
对反应物 ( A ) 的消耗过程,积分速率方程为:
$$ [A] = [A]_0 - kt $$
零级反应的半衰期(反应物消耗一半所需时间)公式为:
$$ t_{1/2} = frac{[A]_0}{2k} $$
特点:半衰期与初始浓度成正比,初始浓度越高,半衰期越长。
零级反应常见于:
零级反应的标志是速率恒定,适用于反应物浓度过剩或受物理过程(如扩散、光照)控制的体系。其数学特性(线性浓度变化、半衰期依赖初始浓度)是实验判断反应级数的重要依据。
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