化学中,四级反应英文fourth-order reaction)亦称四次反应,是指反应级数为4的化学反应,或反应速率与所有反应物的总浓度四次方成正比。

四级或四级以上的反应极为罕见,除非该反应有四种或四种反应物。

BrO3- + Br- + 2H+ → 3Br2 + 3H2O即为一种四级反应。[1][2]

性质

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假设反应速率(rate)为R,反应物A的浓度为[A],速率常数为k,其速率方程如下:

 

由上式可知,二级反应的反应速率与反应物浓度的四次方成正比,即:

 

现将上式移项,整理如下:

 

两边同时积分,由0积至t,时间为0的时候,A的浓度写成[A]0,得:

 
 
移项后得: 
整理后得: 

得到的式子就是浓度时间的关系。 由所得式又可推导半生期(半衰期):

 

可得半生期

 

四级以上的反应

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五级反应

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在化学中,五级反应(fifth-order reaction),(亦称为五次反应),是指反应级数为5的化学反应,或反应速率与所有反应物的总浓度五次方成正比。

由于五级反应的推导过程与四级相似,因此不列出。

浓度时间的关系:  

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,是一个五级反应[3]

n级反应

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零级反应 一级反应 二级反应  级反应
微分速率方程        
积分速率方程        

(不适用于一级反应)

速率常数   的单位        
呈线性关系的变量        

(不适用于一级反应)

半衰期        

(不适用于一级反应)

表中,  代表摩尔浓度    代表时间,  代表反应的速率常数。所说的“二级反应”和“ 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 成正比。

参考文献

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  1. ^ The Kinetic Salt Effect in the Fourth Order Reaction页面存档备份,存于互联网档案馆) 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.