浓度对化学反应速率的影响

1.基元反应和质量作用定律

(1)基元反应：所谓基元反应(elementary reaction)，指反应物分子一步直接转化为产物的反应。例如对于反应NO₂(g)+CO(g)=NO(g)+CO₂(g)，反应物NO₂分子和CO分子经过一次碰撞就转变成为产物NO和CO₂分子，这样的反应就是基元反应。但是大多数化学反应都是多步完成的，例如氢气和气态碘反应生成气态HI的反应：

H₂(g)+I₂(g)=2HI(g)

是由以下两步基元反应完成的：

I₂(g)=2I(g)

H₂(g)+2I(g)=2HI(g)

像这样经过两步或两步以上基元反应才能完成的反应称为复杂反应(complex reaction)。

(2)质量作用定律：1867年，挪威化学家古德贝(C.M.Guldberg)等在总结大量实验结果的基础上提出了质量作用定律：在一定温度下，基元反应的化学反应速率与反应物浓度和其化学计量数为指数的幂的乘积成正比。当通过实验证实某一反应为基元反应时，就可以根据质量作用定律直接写出其速率方程式。如下列基元反应：

aA+bB→gG+hH

其速率表示式为：

式中，v_i为以反应物表示的瞬时速率；k_i为反应速率常数，在数值上等于各反应物浓度均为单位浓度时的瞬时速率。

对于不同的反应，k值往往不同。但对于同一反应，k值与反应物的浓度(或分压)无关，只与反应的性质、温度、催化剂等有关。反应速率和反应速率常数呈正比，k越大，表明在给定条件下反应的速率越大，因此k值的大小可直接体现反应进行的难易程度，是重要的化学动力学参数。这种表示反应速率和反应物浓度关系的表达式叫做反应动力学方程，或称速率方程。

2.浓度对化学反应速率的影响　大量实验事实表明，在一定温度下，增加反应物的浓度可以增大反应速率，这从质量作用定律公式也可以看出。对于基元反应，反应物浓度越大，反应速率也随之增大；对于复杂反应，虽然不符合质量作用定律公式，但是浓度增加，化学反应速率也会增加。浓度对反应速率的影响还可以从碰撞理论来解释，因为在恒定的温度下，增大反应物浓度，虽然未改变活化分子的百分数，但浓度增加意味着增加了单位体积的活化分子总数，导致有效碰撞次数增加，反应速率加快。