速率決定步驟英文解釋翻譯、速率決定步驟的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【機】 rate-determining step

分詞翻譯：

速率的英語翻譯：

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

決定的英語翻譯：

decide; determine; resolve; decision; fix
【醫】 determination
【經】 decision

步驟的英語翻譯：

measure; move; step
【計】 step
【化】 procedure
【醫】 procedure
【經】 step

專業解析

在化學動力學中，"速率決定步驟"（Rate-Determining Step，簡稱RDS）指多步反應中反應速率最慢的環節，它決定了整個反應的總速率。這一概念最早由瑞典化學家Svante Arrhenius在1889年通過阿倫尼烏斯方程提出，其數學表達式為：

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

式中$E_a$即為速率決定步驟的活化能。根據過渡态理論，該步驟需要克服最高能壘，形成不穩定的過渡态結構。例如在SN1親核取代反應中，碳正離子的生成步驟通常是RDS，而後續的親核試劑進攻則是快速步驟。

國際純粹與應用化學聯合會（IUPAC）在《化學術語綱要》中将該概念定義為"決定總反應速率的基元反應步驟"。權威教材《物理化學》（Atkins第11版）特别強調，在酶催化反應中，酶-底物複合物的形成常作為RDS，這一特性被廣泛應用于藥物設計領域。

近年《自然·催化》期刊研究指出（DOI:10.1038/s41929-021-00698-8），在工業催化劑開發中，通過降低RDS的活化能可使整體效率提升3-5個數量級。美國化學會《化學評論》的專題論文（DOI:10.1021/acs.chemrev.0c01262）進一步驗證了該理論在燃料電池氧還原反應中的核心地位。

網絡擴展解釋

速率決定步驟（Rate-Determining Step，簡稱RDS）是化學反應動力學中的核心概念，指多步反應中最慢的一個步驟，它決定了整個反應的總速率。以下是詳細解釋：

1.基本定義

速率決定步驟是整個反應序列中活化能最高、進行最慢的步驟。無論其他步驟多快，總反應速率隻能與最慢步驟的速率一緻，類似“木桶效應”中最短的那塊木闆。

2.作用與意義

控制總反應速率：總反應速率方程通常由速率決定步驟的反應物濃度和速率常數決定。
指導實驗設計：通過研究決速步，可優化反應條件（如溫度、催化劑）以加速整體反應。
解釋反應機理：幫助推斷反應的微觀路徑，例如中間體的生成與消耗。

3.示例說明

以臭氧分解反應為例：

步驟1：$text{O}_3 rightarrow text{O}_2 + text{O}$（快）
步驟2：$text{O} + text{O}_3 rightarrow 2text{O}_2$（慢，速率決定步驟）

總反應速率僅由步驟2決定，速率方程為：
$$ r = k[text{O}][text{O}_3] $$ 由于中間體$text{O}$的濃度難以測量，需通過穩态近似法簡化方程。

4.影響因素

催化劑：通過降低決速步的活化能加速反應。
溫度：決速步對溫度更敏感（阿倫尼烏斯方程中活化能越高，溫度影響越顯著）。
反應物濃度：僅決速步的反應物濃度會直接影響總速率方程。

5.與反應級數的關系

總反應級數由決速步的分子數（即參與該步驟的反應物種類數）決定。例如，若決速步為單分子反應，則總反應為一級。

速率決定步驟是理解複雜反應動力學的關鍵，通過分析它可預測反應速率、設計實驗方案，并揭示反應機理的本質。