
【化】 reaction of fractional order
在化学动力学领域,"分数级反应"(fractional-order reaction)指反应速率与反应物浓度的关系无法用整数级数(如零级、一级、二级)描述,其反应级数为分数的反应类型。以下是详细解释:
汉语术语:分数级反应
英语对应:Fractional-order reaction
定义:反应速率方程中,各反应物浓度的指数之和(即总反应级数)为分数的反应。其一般形式为:
$$ text{速率} = k[A]^m[B]^n quad (m+n text{为分数}) $$ 其中 ( k ) 为速率常数,( m, n ) 为分数指数。
核心特征
复杂反应路径
分数级常源于竞争性反应路径或速率决定步骤与多分子过程耦合。例如:
吸附控制反应
在多相催化中,若反应物在催化剂表面吸附符合Freundlich等温式(( theta propto C^{1/n} )),则速率可能呈现分数级。例如:
通过测定初始速率与反应物浓度的对数关系(( log rvs. log [A] )),斜率即为反应级数。若斜率非整数,可推断为分数级反应。
Levine, I. N. Physical Chemistry (6th ed.), McGraw-Hill, 2009. 第18章详细讨论非整数级反应动力学。
Berg, J. M. et al. Biochemistry (9th ed.), W.H. Freeman, 2019. 阐述酶促反应的分数级近似模型。
Laidler, K. J. Chemical Kinetics (3rd ed.), HarperCollins, 1987. 第7章分析表面反应的分数级动力学。
注:因搜索结果未提供可直接引用的网页链接,以上内容综合经典物理化学与动力学教材编写,确保符合原则。实际应用中建议查阅原始文献以验证具体反应机制。
分数级反应是化学动力学中的一个概念,指反应速率与反应物浓度的分数次方成正比的反应,其反应级数为非整数值(如1/2、3/2等)。以下是详细解释:
分数级反应的速率方程可表示为: $$ r = k cdot [A]^m cdot [B]^n $$ 其中,( m )或( n )为分数,且总反应级数为( m+n )。例如,若某反应速率与([A]^{1/2})成正比,则其反应级数为0.5级。
分数级反应通常出现在非基元反应中,由复杂反应机理导致。例如:
基元反应(简单单步反应)的级数均为整数(如一级、二级),而非基元反应(多步反应)可能表现出分数级数。例如,丙烯酰胺在水中的聚合反应研究显示其级数为分数,需通过热动力学模型分析机理。
分数级数的存在为推测反应机理提供线索。例如,若某反应级数为1.5,可能表明反应包含吸附、解离等多步过程。这类研究常通过实验数据拟合和理论模型(如热动力学方程)验证。
总结来看,分数级反应反映了化学反应的复杂性,其研究需结合实验测定和机理分析。如需进一步了解具体案例或公式推导,可参考化学动力学教材或知网相关文献。
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