结构生物化学/酶/速率常数
速率常数是一个比例常数,其中反应速率与反应物的浓度直接相关。在一级反应中,反应速率与反应物浓度成正比,一级速率常数的单位为 1/秒。在具有两个反应物的双分子反应中,二级速率常数的单位为 1/M*秒。二级反应可以表现为一级反应,这些反应被称为拟一级反应,因为添加过量的反应物会使反应对另一个反应物成为一级反应。还存在零级反应,其中反应与反应物浓度无关,速率常数的单位为 mol/L*秒。
对于以下形式的一般化学反应:aA + bB --> 产物
反应速率的表达式将是:
其中:k 是反应的速率常数,[A] 和 [B] 是反应物的浓度,a 和 b 分别是反应相对于 A 和 B 的级数。反应的总级数是 m 和 n 的总和。请记住,以上速率方程是指 A 和 B 的消失,因此速率将为负(表明反应物被消耗)。另一方面,产物的速率值为正,因为它们正在生成。为了说明这一点,许多文本将方程列为 .
重要的是要注意,并非每个反应物都将出现在速率常数中,因为反应在给定反应物中可能是零级。此外,除了在非常有限的情况下,反应级数无法从化学计量方程式确定,而必须通过实验计算得出。
虽然这在普通化学课程中通常看不到,但反应级数可以为负和/或不是整数。速率=K(浓度)
出于参考目的,以下速率定律列出,但没有详细说明它们的推导过程
速率定律 | 积分速率定律 | 速率常数单位 (k) | |
0 级 | |||
一级 | |||
二级 |
在某些情况下,监测每个反应物的浓度非常困难,甚至不可能。对于涉及多种物质(例如物质 X 和 Y)的反应,可以将反应的速率定律写成“拟一级”形式。通过保持一种物质(例如 X)的浓度恒定,X 相对于时间的变化量本质上为零。因此,可以定义一个新的速率定律,将 X 融入现有的速率常数中。
被定义为 ,因此我们的新速率方程写成
不同的实验条件和由此产生的数据可以用于确定 k。
稳态近似在难以测量一种反应物(或其中间体之一)浓度的系统中非常有用。但是,如果假设所讨论物质的浓度保持在恒定的稳态,则可以根据可以测量的其他物质写出方程。
让我们考察一个涉及以下反应的系统
反应 | 速率方程 |
A + B X | k1[A][B] |
X + C D + E | k2[X][C] |
X + E F | k3[X][E] |
首先,我们将假设物质 X 处于稳态。
作为我们假设的一部分,X 保持恒定,因此
**生成项 - 消耗项**
**k1[A][B] - k2[X][C] - k3[X][E] **
简化
k1[A][B] = k2[X][C] - k3[X][E]
以可以实验测量的反应物的浓度解出 [X],我们得到以下方程