关于反应速率、反应速率常数及指前因子的讨论

靳福全

(太原工业学院化学与化工系 山西太原030008)

大部分物理化学教材都对反应速率有详尽的描述，大致分为:转化速率、反应速率、反应物的消耗速率及产物的生成速率。其中反应速率r与化学计量方程有关，与所选物质无关;而反应物的消耗速率rA及产物的生成速率rZ恰好相反，与化学计量方程无关，而与所选物质有关。对于如下任意反应:

其相互关系为:

对应的反应速率常数和各反应组分速率常数之间亦有类似的关系:

尽管反应速率r的单位与反应物的消耗速率rA及产物的生成速率rZ的单位相同，国际单位均为:mol·m-3·s-1，但意义却不同，反应速率r是指单位时间、单位体积内，特定化学计量反应所反应掉的物质的量;而反应物的消耗速率rA及产物的生成速率rZ是指单位时间、单位体积内反应物A反应掉的物质的量和产物Z生成的物质的量。前者指特定化学计量反应，后者指特定反应组分。

尽管反应速率常数k的单位与反应物消耗速率常数kA及产物生成速率常数kZ的单位相同，国际单位均为:(mol·m-3)1-n·s-1，但意义却不相同，反应速率常数k的单位中的mol是指特定化学计量反应物质的量;而反应物消耗速率常数kA及产物生成速率常数kZ的单位中的mol是指特定反应物组分A和特定产物组分Z的被反应掉或生成的物质的量。

对于反应速率r，必须指明具体化学计量反应，这样才有意义;而对于反应物的消耗速率rA及产物的生成速率rZ，则无须指明具体化学计量反应。但若要进行反应速率r与反应物消耗速率rA或产物生成速率rZ之间的转换，则必须指明具体化学计量反应。

反应速率常数k的物理意义是各反应物浓度为单位浓度时的反应速率，即各反应物浓度为单位浓度时，在单位时间、单位体积内，特定化学计量反应反应掉的物质的量。反应物消耗速率常数kA及产物生成速率常数kZ的物理意义是各反应物浓度为单位浓度时反应物A的消耗速率及产物Z的生成速率，即各反应物浓度为单位浓度时，在单位时间、单位体积内，反应物A消耗掉的物质的量及产物Z生成的物质的量。

对于反应速率常数k，必须指明具体化学计量反应，这样才有意义;而对于反应物消耗速率常数kA及产物生成速率常数kZ，则无须指明具体化学计量反应。但若要进行反应速率常数k与反应物消耗速率常数kA或产物生成速率常数kZ之间的转换，则必须指明具体化学计量反应。同反应速率一样，反应速率常数k与化学计量方程有关，与所选物质无关;同反应物的消耗速率rA及产物的生成速率rZ一样，反应物消耗速率常数kA及产物生成速率常数kZ与所选物质有关，与化学计量方程无关。

类似地，由速率常数和温度的关系式知，反应速率常数k与其指前因子A对应，表示为反应物消耗速率常数kA及产物生成速率常数kZ与其指前因子AA及AZ对应，表示为因此也有下列关系:

指前因子A与化学计量方程有关，与所选物质无关;反应物消耗指前因子AA及产物生成指前因子AZ与所选物质有关，与化学计量方程无关。

对于半衰期公式，应该用反应物消耗速率常数kA，而不是用反应速率常数k。

其中kA换为k是不合适的，即使反应物A的系数a=1时，也只是kA=k，两者数值相等，但意义并不相同。k单位中的mol指特定化学计量反应方程，而kA单位中的mol指特定反应物，即mol在两个单位中的意义不同。只有kA单位中的mol和cA，0单位中的mol意义相同时，才能消掉，故不能用k，而要用kA。

在物理化学动力学的学习中，应把握以下概念的准确含义并注意其联系和区别:(1)化学反应的反应速率r、反应物的消耗速率rA及产物的生成速率rZ;(2)化学反应的速率常数k、反应物消耗速率常数kA及产物生成速率常数kZ;(3)化学反应的指前因子A、反应物消耗指前因子AA及产物生成指前因子AZ。这对准确理解和掌握化学动力学内容具有重要意义。

［1］李松林，周亚平，刘俊吉.物理化学(下册).第5版.北京:高等教育出版社，2009

［2］傅献彩，沈文霞，姚天扬，等.物理化学(下册).第5版.北京:高等教育出版社，2006

［3］胡英，吕瑞东，刘国杰，等.物理化学.第5版.北京:高等教育出版社，2007