反應級數

反應級數（英語：Reaction order），為化學反應速率方程中，反應物濃度的指數總和。

定義

考慮一個假想的反應：

${\displaystyle \ aA+bB\rightarrow cC+dD}$

其反應速率(rate)為R，[A]與[B]代表反應物A跟B的濃度，k為速率常數(rate constant)，則假設其速率方程可寫成如下：

${\displaystyle \ R=k[A]^{m}[B]^{n}}$

在上式中，m與n稱為該反應物的反應分級數，或稱作部分級數（partial orders）。因此，反應對A是屬於m級反應，對B而言為n級反應。而所有反應分級數的代數和稱為反應級數，或稱作反應總級數（overall order），在此例子也就代表反應總級數為m+n級。而上式中的m跟n或是m+n，也既是所謂的反應級數，除了可以是一級、二級、三級以外，還可以是零級、分數級或負數級甚至是無理數級，或是跟隨反應條件（pH值、濃度）而變化，甚至速率方程中還可以出現反應產物的濃度項。

反應級數表示濃度對反應速率的影響程度，分級數越大，則反應速率受該一反應物濃度的影響越大。對於非基元反應不存在反應分子數的概念。根據定義，單分子反應即為一級反應，雙分子反應為二級反應，三分子反應則為三級反應，對於基元反應幾乎只有這三種情況。相應的反應速率方程見速率方程一條。而由於反應級數可推之參與反應的反應物，因此在許多反應，可以幫助推論反應機構，了解反應如何碰撞，及反應過程中的活化錯合物。

反應中若某一反應物的濃度很大，反應過程中基本上不發生變化，則可以將其視為常數，原有反應根據基元反應方程式如果判定為二級反應，則將會呈現出一級反應的特徵，所以稱為假一級反應。

各級反應的特性

各級反應其實都有一些特性，將諸整理歸納如下：

	零級反應	一級反應	二級反應	${\displaystyle n\,}$級反應
微分速率方程	${\displaystyle -{\frac {{\text{d}}[A]}{{\text{d}}t}}=k}$	${\displaystyle -{\frac {{\text{d}}[A]}{{\text{d}}t}}=k[A]}$	${\displaystyle -{\frac {{\text{d}}[A]}{{\text{d}}t}}=k[A]^{2}}$	${\displaystyle -{\frac {{\text{d}}[A]}{{\text{d}}t}}=k[A]^{n}}$
積分速率方程	${\displaystyle \ [A]=[A]_{0}-kt}$	${\displaystyle \ [A]=[A]_{0}e^{-kt}}$	${\displaystyle {\frac {1}{[A]}}={\frac {1}{[A]_{0}}}+kt}$	${\displaystyle {\frac {1}{[A]^{n-1}}}={\frac {1}{{[A]_{0}}^{n-1}}}+(n-1)kt}$ （不適用於一級反應）
速率常數 ${\displaystyle k\,}$ 的單位	${\displaystyle {\frac {M}{s}}}$	${\displaystyle {\frac {1}{s}}}$	${\displaystyle {\frac {1}{M\cdot s}}}$	${\displaystyle {\frac {1}{M^{n-1}\cdot s}}}$
呈線性關係的變量	${\displaystyle [A]\ -\ t}$	${\displaystyle \ln([A])\ -\ t}$	${\displaystyle {\frac {1}{[A]}}\ -\ t}$	${\displaystyle {\frac {1}{[A]^{n-1}}}\ -\ t}$ （不適用於一級反應）
半衰期	${\displaystyle t_{1/2}={\frac {[A]_{0}}{2k}}}$	${\displaystyle t_{1/2}={\frac {\ln(2)}{k}}}$	${\displaystyle t_{1/2}={\frac {1}{[A]_{0}k}}}$	${\displaystyle t_{1/2}={\frac {2^{n-1}-1}{(n-1)k{[A]_{0}}^{n-1}}}}$ （不適用於一級反應）

表中，${\displaystyle \ M}$ 代表莫耳濃度 ${\displaystyle \ {\text{mol/L}}}$，${\displaystyle \ t}$ 代表時間，${\displaystyle \ k}$ 代表反應的速率常數。所說的「二級反應」和「${\displaystyle \ n}$級反應」指的是純級數反應，也就是反應速率只與一個反應物的二次方或${\displaystyle \ n}$成正比。

外部連結

參考文獻及資料

1. 曾國輝. 化學平衡. Taiwan. : 11~13. ISBN 957-724-799-7 （中文（香港））. 使用|accessdate=需要含有|url= (幫助)
2. IUPAC金皮书定义 (PDF). [2010-05-26]. （order of reaction 原始內容 請檢查|url=值 (幫助) (PDF)存檔於2009-08-24） （中文）.