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速率控制步驟
鎖定
速率控制步驟,又稱為限速步驟,簡稱速控步,也譯作決速步驟(rate-determining step (RDS))。速率控制步驟指的是如果在一個機理中,其中的一個基元步驟進行的速度遠較其他速度慢,則該步驟決定總的反應速率。
- 中文名
- 速率控制步驟
- 外文名
- rate-determining step
- 定 義
- 一個機理中反應最慢的步驟
- 別 名
- 限速步驟
- 簡 稱
- 速控步
- 學 科
- 化學反應動力學
速率控制步驟基本概念
認識一個化學反應當中最慢的一個步驟的重要性在於能夠有效率地改善整個化學反應的速度,從而達致更高的產率等。一個常用的比喻就是一條狹窄的水管——無論水流有多快,也無法改變水的流量。
對於實際化學反應來説,並非每個化學反應都為基元反應,多數反應都由幾個基本反應共同組成,其中反應速率最慢的反應為速率控制步驟,決定整個化學反應的進程。速率控制步驟就是影響整個化學反應速率的那條水管。
速率控制步驟舉例與應用
以N2O5的分解反應為例解釋速率控制方程,該反應不是基元反應,可能按照一下三步機理進行,其中第一步進行兩次:
綜上,N2O5的分解反應可以寫成:
。
其中第一步表示一個可逆的分解反應,其前向反應速率常數為K1而逆反應為K1’。在第二步NO2不起反應但影響NO3的分解。如果第二步本身較其它步慢,則速率由下式給出:
速率控制步驟控制步驟
宏觀動力學方程式中的反應速率常數是化學反應和擴散等因素共同影響的結果。
當反應速率加快,而傳質速率相對較慢時,即
,這時,上式可簡化為:
;
當反應速率變慢,而傳質速率相對較快時,即
,這時,上式可簡化為:
。