
【化】 zero order reaction; zeroth order reaction
零級反應(Zero-Order Reaction)是化學動力學中的基礎概念,指反應速率與反應物濃度無關的化學反應類型。其核心特征可總結如下:
定義與數學表達
從漢英對照角度,零級反應對應的英文術語為"zero-order reaction"。其速率方程可表示為: $$ r = -frac{d[A]}{dt} = k $$ 其中$r$為反應速率,$[A]$為反應物濃度,$k$為速率常數,單位為$text{mol·L}^{-1}text{·s}^{-1}$。該微分方程積分後得到線性關系式: $$ [A]_0 - [A] = kt $$ 表明濃度隨時間呈線性遞減(來源:中國大學MOOC《物理化學》課程(https://www.icourse163.org))。
動力學特征
此類反應的半衰期公式為: $$ t_{1/2} = frac{[A]_0}{2k} $$ 與初始濃度成正比,這是區别于一級、二級反應的核心判據(來源:ScienceDirect化學動力學專題(https://www.sciencedirect.com))。
實際應用
常見于催化反應體系,例如:
通過繪制濃度-時間曲線進行判定:若$[A]$與$t$呈線性關系且斜率為$-k$,則符合零級反應特征,該方法已列入IUPAC推薦動力學分析标準(來源:IUPAC金皮書(https://goldbook.iupac.org))。
零級反應是化學反應動力學中的一種特殊類型,其核心特征是反應速率與反應物濃度無關。以下是關鍵解析:
零級反應的速率方程形式為:
$$ r = k $$
其中,( k ) 為速率常數,單位通常為 ( text{mol} cdot text{L}^{-1} cdot text{s}^{-1} )。無論反應物濃度如何變化,反應速率始終保持恒定。
對反應物 ( A ) 的消耗過程,積分速率方程為:
$$ [A] = [A]_0 - kt $$
零級反應的半衰期(反應物消耗一半所需時間)公式為:
$$ t_{1/2} = frac{[A]_0}{2k} $$
特點:半衰期與初始濃度成正比,初始濃度越高,半衰期越長。
零級反應常見于:
零級反應的标志是速率恒定,適用于反應物濃度過剩或受物理過程(如擴散、光照)控制的體系。其數學特性(線性濃度變化、半衰期依賴初始濃度)是實驗判斷反應級數的重要依據。
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