反应级数

反应级数（英语：Reaction order），为化学反应速率方程中，反应物浓度的指数总和。

定义

考虑一个假想的反应：

$\ aA+bB\rightarrow cC+dD$

其反应速率(rate)为R，[A]与[B]代表反应物A跟B的浓度，k为速率常数(rate constant)，则假设其速率方程可写成如下：

$\ R=k[A]^{m}[B]^{n}$

在上式中，m与n称为该反应物的反应分级数，或称作部分级数（partial orders）。因此，反应对A是属于m级反应，对B而言为n级反应。而所有反应分级数的代数和称为反应级数，或称作反应总级数（overall order），在此例子也就代表反应总级数为m+n级。而上式中的m跟n或是m+n，也既是所谓的反应级数，除了可以是一级、二级、三级以外，还可以是零级、分数级或负数级甚至是无理数级，或是跟随反应条件（pH值、浓度）而变化，甚至速率方程中还可以出现反应产物的浓度项。

反应级数表示浓度对反应速率的影响程度，分级数越大，则反应速率受该一反应物浓度的影响越大。对于非基元反应不存在反应分子数的概念。根据定义，单分子反应即为一级反应，双分子反应为二级反应，三分子反应则为三级反应，对于基元反应几乎只有这三种情况。相应的反应速率方程见速率方程一条。而由于反应级数可推之参与反应的反应物，因此在许多反应，可以帮助推论反应机构，了解反应如何碰撞，及反应过程中的活化配合物。

反应中若某一反应物的浓度很大，反应过程中基本上不发生变化，则可以将其视为常数，原有反应根据基元反应方程式如果判定为二级反应，则将会呈现出一级反应的特征，所以称为假一级反应。

各级反应的特性

各级反应其实都有一些特性，将诸整理归纳如下：

	零级反应	一级反应	二级反应	$n\,$级反应
微分速率方程	$-{\frac {{\text{d}}[A]}{{\text{d}}t}}=k$	$-{\frac {{\text{d}}[A]}{{\text{d}}t}}=k[A]$	$-{\frac {{\text{d}}[A]}{{\text{d}}t}}=k[A]^{2}$	$-{\frac {{\text{d}}[A]}{{\text{d}}t}}=k[A]^{n}$
积分速率方程	$\ [A]=[A]_{0}-kt$	$\ [A]=[A]_{0}e^{-kt}$	${\frac {1}{[A]}}={\frac {1}{[A]_{0}}}+kt$	${\frac {1}{[A]^{n-1}}}={\frac {1}{{[A]_{0}}^{n-1}}}+(n-1)kt$ （不适用于一级反应）
速率常数 $k\,$ 的单位	${\frac {M}{s}}$	${\frac {1}{s}}$	${\frac {1}{M\cdot s}}$	${\frac {1}{M^{n-1}\cdot s}}$
呈线性关系的变量	$[A]\ -\ t$	$\ln([A])\ -\ t$	${\frac {1}{[A]}}\ -\ t$	${\frac {1}{[A]^{n-1}}}\ -\ t$ （不适用于一级反应）
半衰期	$t_{1/2}={\frac {[A]_{0}}{2k}}$	$t_{1/2}={\frac {\ln(2)}{k}}$	$t_{1/2}={\frac {1}{[A]_{0}k}}$	$t_{1/2}={\frac {2^{n-1}-1}{(n-1)k{[A]_{0}}^{n-1}}}$ （不适用于一级反应）

表中，$\ M$ 代表摩尔浓度 $\ {\text{mol/L}}$，$\ t$ 代表时间，$\ k$ 代表反应的速率常数。所说的“二级反应”和“$\ n$级反应”指的是纯级数反应，也就是反应速率只与一个反应物的二次方或$\ n$成正比。

参考文献及资料

1. 曾国辉. 化學平衡. Taiwan. : 11~13. ISBN 957-724-799-7 （中文（香港））. 
2. IUPAC金皮书定义 (PDF). [2010-05-26]. （order of reaction 原始内容 (PDF)存档于2009-08-24） （中文）.