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什么是速率常数

什么是速率常数

名称 表观速率常数;apparent rate constant

资料 分子式:

CAS号:

性质:(一)描述不遵循米氏规律(Michaelis rule)的复杂酶反应一个动力学常数。例如,葡萄糖在酶(黄素蛋白)的作用下,被氧化成δ-葡糖酸内酯时,反应所需的酶(黄素蛋白)包含有一个再生步骤,并可用下式表示(k+1,k-1,k+2,k+3,k+4为各反应常数):其时,内酯生成的表现速率数ka表示为:[O2]及S各为系统中的溶氧浓度及葡萄糖浓度。(二)在固定化酶的情况下,由于存在外扩散限制(指底物通过固定化颗粒周围的滞流膜时引起的扩散限制)和内扩散限制(指底物从颗粒界面向颗粒内部扩散时的限制),也会影响反应速率。游离酶反应速率v与酶的最大反应速率Vmax(Vmax是酶与底物结合速率k2及酶的浓度E0的乘积),米氏常数km和底物浓度S有关,并可用米氏方程式表示:v=VmaxS/(km+S)。式中v及Vmax的单位为均为mol/m3·s,而在固定化酶情况下,由于存在扩散限制,其反应速率及动力学常数必然较游离酶反应不同,出现了表观反应速率V′(mol/m2·s)及V′(mol/m3·s),表观米氏常数是k′m(mol/m3)以及表观最大反应速率V′max(mol/m2·s)和V′′max(mol/m3·s)。对外扩散限制而言,以上kL为底物在滞流层中的扩散系数,m/s。对内扩散限制而言,存在一个有效因子—η,此外,γφ称为蒂勒模数(Thiele modulus),,其中De为底物在固定化颗粒中的有效扩散系数,m2/s。

速率方程 中的比例系数k叫做反应速率常数,或反应比速。温度一定,速率常数为一定值,与浓度无关。由速率方程可以看出,速率常数为有关物质的浓度均为单位浓度时的反应速率。

若用v表示反应速率

反应aA+bB=yY+zZ ;

v=k*(c[A])^a*(c[B])^b;

其中c[A]、c[B]表示A、B的浓度,^表示乘方,而k就是速率常数!

名称 表观速率常数;apparent rate constant

资料 分子式:

CAS号:

性质:(一)描述不遵循米氏规律(Michaelis rule)的复杂酶反应一个动力学常数。例如,葡萄糖在酶(黄素蛋白)的作用下,被氧化成δ-葡糖酸内酯时,反应所需的酶(黄素蛋白)包含有一个再生步骤,并可用下式表示(k+1,k-1,k+2,k+3,k+4为各反应常数):其时,内酯生成的表现速率数ka表示为:[O2]及S各为系统中的溶氧浓度及葡萄糖浓度。(二)在固定化酶的情况下,由于存在外扩散限制(指底物通过固定化颗粒周围的滞流膜时引起的扩散限制)和内扩散限制(指底物从颗粒界面向颗粒内部扩散时的限制),也会影响反应速率。游离酶反应速率v与酶的最大反应速率Vmax(Vmax是酶与底物结合速率k2及酶的浓度E0的乘积),米氏常数km和底物浓度S有关,并可用米氏方程式表示:v=VmaxS/(km+S)。式中v及Vmax的单位为均为mol/m3·s,而在固定化酶情况下,由于存在扩散限制,其反应速率及动力学常数必然较游离酶反应不同,出现了表观反应速率V′(mol/m2·s)及V′(mol/m3·s),表观米氏常数是k′m(mol/m3)以及表观最大反应速率V′max(mol/m2·s)和V′′max(mol/m3·s)。对外扩散限制而言,以上kL为底物在滞流层中的扩散系数,m/s。对内扩散限制而言,存在一个有效因子—η,此外,γφ称为蒂勒模数(Thiele modulus),,其中De为底物在固定化颗粒中的有效扩散系数,m2/s。

我在网上查来的……

直接计算反应的速率常数,必须首先知道每个基元反应的速率常数,并以此推测反应机理和计算总包速率常数。

基元反应的速率常数可以通过实验直接测量,也能从理论上计算。

过渡态理论认为反应物在向产物转变的过程中,会经历能量上升最终达到过渡态的过程。过渡态的不对称振动使旧键断裂,新键生成。它的基元反应速率常数的表达式是:

k=σ·kb·T/h·exp(ΔS≠/R)·exp[-ΔH≠/(RT)]

其中:σ、kb、T、h、ΔS≠、R、ΔH≠分别是过渡态结构的对称因子、玻尔兹曼常数、热力学温度、普朗克常数、活化熵、理想气体常数、活化焓。

过渡态的结构可以通过量子力学方法得到,通过这个结构就能确定σ,也能结合统计力学法求得活化焓和活化熵,k就能计算了。

处理单分子反应可以用林德曼理论:它认为分子通过双分子碰撞得到活化能成为活化分子,这个过程速率常数为k1。活化分子可能失活又变成反应物分子,速率常数为k-1。活化分子也可能转变为产物,速率常数是k2。整个过程的速率常数表达式是:

k=k1k2[M]/(k-1[M]+k2)

其中[M]是和反应物分子碰撞使其活化的分子的浓度。

林德曼理论只能做到定性的正确,定量不够准确。RRKM理论发展了林德曼理论,并和过渡态理论达到了形式上的统一。它在林德曼机理的基础上,增加了活化分子的能量向不对称振动的自由度集中,形成过渡态的过程。k的表达式为:

k-1k2(E*)f(E*)[M]dE*/[k2(E*)+k-1[M]]由E0到∞的积分

其中:

E*是活化分子的能量

E0是过渡态可能的最低能量和活性自由度最低能量的差

f(E*)dE*=d(k1/k-1),是按欣谢伍德法计算出的反应物分子内能在E*及E*+dE*内的概率

k2(E*)=G(E≠)/N(E*)/h,它是活化分子向过渡态转变的速率常数,G(E≠)、N(E*)分别是过渡态中活性自由度的状态总和、活化分子中活性自由度的态密度。

以这些方法计算的达到定量准确性的基元反应速率常数为基础,根据快速平衡假设和稳态假设就容易求出总包反应的速率常数也就是表观速率常数了。

化学反应中有反应速率这个概念。令k为速率常数 ,

则k可理解为当反应物浓度都为单位浓度时的反应速率;

k 由化学反应本身决定,是化学反应在一定温度时的特征常数;

相同条件下,k值越大,反应速率越快;

k的数值与反应物的浓度无关。

引入反应级数的概念,

反应级数,表示了反应速率与物质的量浓度的关系,分为零级反应、一级、二级、三级反应。零级反应表示了反应速率与反应物浓度无关。一级反应,相当于 Y = aX + b 型直线方程;c— t ,得一直线,直线斜率的负值是速率常数k

零级反应k的量纲为 mol·dm -3 ·s -1

一级反应k的量纲为 s -1

二级反应k的量纲为 mol -1 ·dm 3 ·s -1

三级反应k的量纲为 mol -2 ·dm 6 ·s -1

由于公式编辑,这里编得很难看,直接给个反应速率和反应常数的PPT,有你所要的公式

download.hjcz.org/chemi/pub/44.ppt

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