在一定條件下,基元反應(yīng)的速率跟反應(yīng)物濃度的指數(shù)冪的乘積成正比。有元反應(yīng)(曾用名:基元反應(yīng))aA bB→gG hH,它的反應(yīng)速率公式可表示為v=k[A]m[B]n。上式中[A]、[B]分別表示反應(yīng)物A和B的濃度,m n是反應(yīng)的級數(shù),k是反應(yīng)速率常數(shù),它在數(shù)值上等于單位濃度時的反應(yīng)速率。不同反應(yīng)的k值不同。同一反應(yīng)的k值,跟反應(yīng)溫度、催化劑等因素有關(guān),而跟反應(yīng)物濃度、壓強無關(guān)。由反應(yīng)物分子(或離子、原子、自由基等)直接作用而生成新產(chǎn)物的反應(yīng),叫做元反應(yīng)。簡單反應(yīng)只包含一種元反應(yīng),因此可直接應(yīng)用質(zhì)量作用定律。在復(fù)合反應(yīng)中,不是所有反應(yīng)物分子都直接作用,所以質(zhì)量作用定律不能直接應(yīng)用于復(fù)合反應(yīng),然而對于組成復(fù)合反應(yīng)的任何一步元反應(yīng),質(zhì)量作用定律依然適用。由質(zhì)量作用定律可知,簡單反應(yīng)的反應(yīng)級數(shù)跟它相應(yīng)的元反應(yīng)的反應(yīng)分子數(shù)相同。但對復(fù)雜反應(yīng)來說則不同。例如,反應(yīng)2H2(氣) 2NO(氣)=2H2O N2(氣),實驗證明它是分兩步進行的。
2NO H2=H2O2 N2(慢反應(yīng))
H2O2 H2=2H2O(快反應(yīng))
整個反應(yīng)的速率由最慢的一步?jīng)Q定,它的質(zhì)量作用定律表示式是v=k[H2][NO]2,可見這是一個三級反應(yīng),而不是四級反應(yīng)。