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四級反應

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化學中,四級反應英文fourth-order reaction)亦稱四次反應,是指反應級數為4的化學反應,或反應速率與所有反應物的總濃度四次方成正比。

四級或四級以上的反應極為罕見,除非該反應有四種或四種反應物。

BrO3- + Br- + 2H+ → 3Br2 + 3H2O即為一種四級反應。[1][2]

性質

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假設反應速率(rate)為R,反應物A的濃度為[A],速率常數為k,其速率方程如下:

由上式可知,二級反應的反應速率與反應物濃度的四次方成正比,即:

現將上式移項,整理如下:

兩邊同時積分,由0積至t,時間為0的時候,A的濃度寫成[A]0,得:

移項後得:
整理後得:

得到的式子就是濃度時間的關係。 由所得式又可推導半生期(半衰期):

可得半生期

四級以上的反應

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五級反應

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在化學中,五級反應(fifth-order reaction),(亦稱為五次反應),是指反應級數為5的化學反應,或反應速率與所有反應物的總濃度五次方成正比。

由於五級反應的推導過程與四級相似,因此不列出。

濃度時間的關係:

半生期

例子

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  • 14H3O+(aq)+2HCrO4-(aq)+6I-(aq)→ 2Cr3+(aq)+3I2(aq)+22H2O(l)
    r=[HCrO4-][I-]2[H3O+]2,是一個五級反應[3]

n級反應

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零級反應 一級反應 二級反應 級反應
微分速率方程
積分速率方程

(不適用於一級反應)

速率常數 的單位
呈線性關係的變量

(不適用於一級反應)

半衰期

(不適用於一級反應)

表中, 代表摩爾濃度 代表時間, 代表反應的速率常數。所說的「二級反應」和「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成正比。

參考文獻

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  1. ^ The Kinetic Salt Effect in the Fourth Order Reaction頁面存檔備份,存於互聯網檔案館) Martin Sclar , Leonard C. Riesch J. Am. Chem. Soc., 1936, 58 (4), pp 667–670, DOI: 10.1021/ja01295a043
  2. ^ Martin Sclar , Leonard C. Riesch J. Am. Chem. Soc., 1936, 58 (4), pp 667–670 DOI: 10.1021/ja01295a043
  3. ^ John W. Moore, Conrad L. Stanitski, Peter C. Jurs. Principles of Chemistry: The Molecular Science. Cengage Learning. 2009: 426. ISBN 9780495390794.