稳态及其应用

总反应与基元反应的一个重要差别是总反应方程式中没有出现实际反应过程的中间产物。通常中间产物的浓度在反应经历了短暂的时间之后会达到稳态(即随着反应的进行浓度不发生变化)。例如霞石 NaAlSiO4(含钠的端员)被强酸性水溶液交代形成三水铝石 Al(OH)3 的反应,其总反应为:

NaAlSiO4+H++H2O→Al(OH)3+Na++H4SiO4(aq) 霞石 三水铝石

而反应实际上由如下串连反应组成:

NaAlSiO4+4H+→Na++Al3++H4SiO4(aq) Al3++3H2O→Al(OH)3(s)+3H+

反应中 Al3+为中间产物。在该反应开始的瞬间,第一个反应使 Al3+迅速增加, 但是由于第二个反应不断消耗 Al3+所以当反应进行很短时间后,Al3+浓度便达到稳态。其稳态值是由霞石溶解和三水铝石沉淀的速率共同决定的,而 Al3+ 浓度到达稳态的时间则反映了两个反应的速率常数的相对大小,后一个反应的速率常数越大,反应到达稳态的时间越短。