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反应机理:稳态近似法
10.3
许多反应通过涉及活性中间体的多个基元步骤进行。将这些步骤相加可得到不包含中间体的总反应。
考虑一个反应,其中反应物 R 通过中间体 I 生成产物 P。
此处,第一步快速且可逆;第二步为缓慢的决速步,控制整体反应速率。
最初,I 的浓度迅速上升。达到一个较小的峰值后,I 的浓度逐渐下降并稳定在一个较低且几乎恒定的水平。因此,其浓度与 R 和 P 相比可忽略不计。
请注意,I 在第一步中生成,但在反应的第一步逆反应和第二步中被消耗。
稳态近似假设中间产物 I 的浓度保持不变,因此 I 的生成速率等于其消耗速率。
求解 I 并将其代入总速率定律,可得到不含中间体的最终速率表达式。该速率定律适用于经过多个基元步骤进行的反应。
稳态近似法,也称为准稳态近似法,以区别于真正的稳态,是一种广泛用于简化复杂反应机理计算的方法。当处理涉及可逆反应或多步反应的复杂反应时,该方法尤为有用,因为这些情况会显著增加数学上的复杂性,使得反应几乎无法通过解析方法求解。
稳态近似基于以下假设:在反应的主体阶段,反应中的中间物种(I)在初始诱导期之…