AP Chemistry

phản ứng bậc 1first-order reaction

first-order reactionVietnamese: phản ứng bậc 1

Còn gọi:Also called: phản ứng bậc nhất · first-order

Phản ứng bậc 1 là phản ứng có tốc độ tỉ lệ thuận với nồng độ của một chất tham gia.A first-order reaction is a reaction whose rate is directly proportional to the concentration of one reactant.

Trực giác: Hãy tưởng tượng một đám đông rời sân vận động: mỗi phút, một tỉ lệ cố định số người còn lại bước ra cổng, nên dù ban đầu sân đông hay vắng, thời gian để số người giảm đi một nửa luôn như nhau.Intuition: Picture a crowd leaving a stadium: each minute, a fixed fraction of the people still inside walks out the gates. Whether the stadium starts packed or nearly empty, the time for the crowd to shrink by half is always the same.

Công thức chínhKey formula

\text{Rate} = k[A]

Định nghĩa đầy đủFull definition1 phút đọc1 min read

Phản ứng bậc 1 là phản ứng có định luật tốc độ phụ thuộc vào lũy thừa bậc nhất của nồng độ một chất phản ứng; hằng số tốc độ có đơn vị nghịch đảo thời gian. Khi tích phân, $\ln[A]$ biến thiên tuyến tính theo thời gian với hệ số góc $-k$ .

Chu kỳ bán hủy không phụ thuộc nồng độ ban đầu, khác phản ứng bậc 0 và bậc 2.

A first-order reaction is a reaction whose rate law depends on the first power of the concentration of one reactant, and whose rate constant has units of inverse time. Integrating the rate law shows that $\ln[A]$ changes linearly with time, with a slope of $-k$ .

The half-life does not depend on the initial concentration, unlike zero-order and second-order reactions.

Ký hiệuNotation

\text{Rate} = k[A]

\ln[A] = -kt + \ln[A]_0

t_{1/2} = \frac{\ln 2}{k}

\text{Rate} = k[A]

\ln[A] = -kt + \ln[A]_0

t_{1/2} = \frac{\ln 2}{k}

Đơn vịUnitsHằng số tốc độ

k

có đơn vị s⁻¹ (hoặc min⁻¹, yr⁻¹)The rate constant

k

has units of s⁻¹ (or min⁻¹, yr⁻¹)

Công thức chi tiếtFormula details3 công thức3 formulas

\text{Rate} = k[A]

Dùng để tính tốc độ tức thời của phản ứng bậc 1 tại một nồng độ xác định.Use this to calculate the instantaneous rate of a first-order reaction at a given concentration.

Trong đóWhere

k

hằng số tốc độ (rate constant) — s^{-1}rate constant — s^{-1}

[A]

nồng độ chất phản ứng A — Mconcentration of reactant A — M

\htmlClass{fp-0}{\ln[A]_t} = \htmlClass{fp-1}{-kt} + \htmlClass{fp-2}{\ln[A]_0}

\htmlClass{fp-0}{\ln[A]_t} = \htmlClass{fp-1}{-kt} + \htmlClass{fp-2}{\ln[A]_0}

Dùng để tìm nồng độ còn lại hoặc thời gian cần thiết trong phản ứng bậc 1.Use this to find the concentration remaining, or the time required, in a first-order reaction.

Trong đóWhere

[A]_t

nồng độ chất A tại thời điểm

t

— Mconcentration of A at time

t

— M

[A]_0

nồng độ ban đầu của chất A — Minitial concentration of A — M

k

hằng số tốc độ — s^{-1}rate constant — s^{-1}

t

thời gian phản ứng diễn ra — selapsed reaction time — s

t_{1/2} = \frac{\ln 2}{k}

Chỉ dùng cho phản ứng bậc 1 để tính thời gian nồng độ giảm một nửa.Use this only for first-order reactions, to find the time for the concentration to fall by half.

Trong đóWhere

t_{1/2}

chu kỳ bán rã (half-life) — shalf-life — s

k

hằng số tốc độ — s^{-1}rate constant — s^{-1}

Hay hiểu saiCommon misconceptions3 ý · 1 phút đọc3 points · 1 min read

Chu kỳ bán hủy không phụ thuộc nồng độ ban đầu.

Với phản ứng bậc 1, biểu thức bán hủy chỉ chứa $k$ ; chu kỳ không đổi khi nồng độ đầu thay đổi là bằng chứng nhận dạng.

Không suy bậc phản ứng từ hệ số trong phương trình cân bằng.

Bậc là số mũ trong định luật tốc độ và được xác định bằng thực nghiệm; chỉ ở bước sơ cấp, hệ số mới trùng số mũ.

Đồ thị $[A]$ theo thời gian không tuyến tính cho bậc 1.

Phải vẽ $\ln[A]$ theo $t$ ; hệ số góc là $-k$ , nên $k$ là độ lớn dương của hệ số góc.

The half-life of a first-order reaction does not depend on the initial concentration.

The half-life expression contains only $k$ , so a half-life that stays constant as the starting concentration changes identifies first-order behavior.

Do not read the reaction order off the coefficients in the balanced equation.

Order is the exponent in the experimentally determined rate law; coefficients match exponents only for an elementary step.

A plot of $[A]$ versus time is not linear for a first-order reaction.

Graph $\ln[A]$ against $t$ instead; the slope is $-k$ , so $k$ is the positive magnitude of that slope.

Mẹo phòng thiExam tips2 mẹo2 tips

$0{,}693$ chính là $\ln 2$ .

Có thể suy ra hệ thức bán hủy từ phương trình tích phân; nếu phần còn lại không ứng với số nguyên chu kỳ, hãy dùng trực tiếp phương trình này.

Câu “Explain” hoặc “Justify” phải dẫn bằng chứng.

Nếu bảng cho chu kỳ bán hủy không đổi khi nồng độ đầu thay đổi, hãy nêu điều đó trước khi kết luận phản ứng bậc 1.

The number $0.693$ is just $\ln 2$ .

You can derive the half-life relationship from the integrated rate law, and if the amount remaining is not a whole number of half-lives, use the integrated equation directly.

"Explain" and "Justify" prompts require you to cite evidence.

If a table shows the half-life staying constant while the initial concentration changes, state that observation before concluding the reaction is first order.

Tần suất trong đề AP ChemistryHow often it shows up on AP ChemistryThường xuyênVery common

Khái niệm này sinh ra từ đâuWhere the concept comes from1 phút đọc1 min read

1887Ludwig WilhelmyAugustus George Vernon HarcourtWilliam EssonWilhelm OstwaldSvante Arrhenius

Năm 1887, Wilhelm Ostwald đưa ra thuật ngữ “bậc phản ứng” để mô tả bằng toán học sự phụ thuộc của tốc độ vào nồng độ.

In 1887, Wilhelm Ostwald introduced the term "reaction order" to describe mathematically how rate depends on concentration.

Vì sao mang đúng cái tên này? Chữ "bậc" (order) mượn thẳng từ ngôn ngữ toán học: trong biểu thức định luật tốc độ (rate law), nồng độ chất tham gia được nâng lên một số mũ, và số mũ ấy chính là bậc. Gọi là bậc 1 vì tốc độ tỉ lệ với lũy thừa bậc nhất của nồng độ, tức $v = k[\mathrm{A}]^1$ — nồng độ tăng gấp đôi thì tốc độ cũng tăng gấp đôi. Cách gọi này không nói gì về cơ chế phản ứng, mà chỉ mô tả dạng toán học của đường cong thực nghiệm; đó là lý do một phản ứng có thể mang bậc phân số hoặc bậc không, điều nghe rất vô lý nếu ta cứ tưởng "bậc" là số phân tử va chạm. Đáng chú ý là Ostwald đặt tên "bậc phản ứng" cùng lúc với "chu kì bán rã" (half-life), hai đại lượng gắn bó chặt với nhau vì ở bậc 1, chu kì bán rã không phụ thuộc nồng độ ban đầu.

Nguồn đối chiếuSources

Thử nghiệm tương tácInteractive explorer

Kéo $[A]_0$ lên — nhìn khoảng cách giữa các mốc bán rã đứng yên

Kéo tham số, thấy khái niệm chuyển động — đăng nhập để mở.Drag the parameters and watch the concept move — sign in to open.

Tạo tài khoảnCreate an account

Bạn nắm chắc chưa?Check your understanding

Quiz câu thật từ ngân hàng đềReal exam questions from our question bank

Vài câu thật gắn đúng khái niệm này, chấm ngay kèm giải thích từng đáp án — hệ thống ghi nhớ bạn nắm tới đâu.A few real questions on exactly this concept, graded instantly with an explanation for every choice — the system remembers how well you know it.

Tạo tài khoảnCreate an account

Học tiếp từ đâyKeep learning

Bài học chứa thuật ngữ nàyLesson that uses this termGiới thiệu về định luật tốc độĐộng học · khoácourse AP Chemistry

Bài học chứa thuật ngữ nàyLesson that uses this termSự thay đổi nồng độ theo thời gianĐộng học · khoácourse AP Chemistry

Cần trướcLearn firstđịnh luật tốc độrate lawbậc phản ứngorder of reaction (sắp có)(coming soon)

Dẫn tớiLeads tosự phân rã phóng xạdecay

Mục tiêu và lộ trình unit ai cũng xem được — làm bài tập và lưu tiến độ thì cần đăng nhập.Anyone can view a unit's goals and roadmap — sign in to do the exercises and save your progress.

Hay nhầm vớiOften confused with

Thuật ngữTermKhác nhau ở đâuHow they differHay nhầm khiMixed up when

phản ứng bậc 2 (second-order reaction)second-order reaction

Khác nhau ở đâuHow they differPhản ứng bậc 1 có tốc độ tỉ lệ bậc nhất với nồng độ và chu kỳ bán rã không đổi. Phản ứng bậc 2 có tốc độ tỉ lệ bình phương nồng độ và chu kỳ bán rã phụ thuộc nồng độ đầu.

Hay nhầm khiMixed up whenKhi đề cho dữ liệu nồng độ theo thời gian và yêu cầu xác định bậc phản ứng bằng đồ thị

Cùng chủ đềSame topic

Nguồn tham khảoReferences

[1]Chemistry The Central Science in SI Units 15th Expanded Global Edition. tr. 17, 676–677.