如何量度化學反應的速率

如何量度化學反應的速率

於科學研究上，少不免要量度不同反應的速率。但量度反應速率實際上是很模糊的，不清楚量度的是甚麼?

舉例: 如何量度光合作用的速率?

同學可能第一時間，根據教科書的內容，想到以下唯一的方法(其實嚴格來說不是自己想出來的，是記誦而來的):

(1)   氧氣的產生速率

至於制造食物方面(例如檢測澱粉的存在)，最多祇能檢測出植物曾否進行光合作用，無法量度到光合作用的速率。

但，即使是使用氧氣的產生速率作指標，同學又有否想過背後的原理(即為甚麼可以用氧氣產生速率來作為光合作用速率)。另外又有沒有想過，氧氣的產生速率真的是光合作用速率嗎? 有沒有其他量度光合作用速率更好的方法呢?

答案是有的!

首先要知道光合作用的反應，如下，相信同學都清楚的:

根據以上的資料， 同學可否想出還有沒有其他量度光合作用速率的方法?

根據以上資料，理論上起碼有5個方法(但是否量度到是另一回事)，包括:

根據原料的消耗速率，即

1.     1. 二氧化碳的吸收速率 及

2.      2. 水的吸收速率

根據產物的產生速率，即

3.      3. 食物的產生速率

4.      4. 氧氣的產生速率

根據能量的吸收，即

5.     5. 光的吸收速率

那葉綠素呢? 在光合作用中，由於葉綠素並沒有被消耗，也沒有增加了，因此無法用以量度光合作用速率。

但以上哪一方法最準確呢? 選擇不同方法時用的準則又是甚麼? 當然先決條件是真的可量度到才成，例如同學能否想到如何量度以下的指標，包括:

1.      1. 二氧化碳的吸收速率

2.      2. 水的吸收速率

3.      3. 食物的產生速率

4.      4. 氧氣的產生速率

5.      5. 光的吸收速率

本文不打算討論如何量度到以上的指標。就假設真的可量度到以上的準則，那選擇哪一方法最好呢?

其實沒有所謂最好的! 視乎不同的環境及擁有的資源。但基本上會考慮以下準則嗎? 即

(1 (1) 準確度(以上哪一方法最準確?)

(2 (2) 操作難易度

(3 (3) 效能(哪一個最快獲得可靠結果?)

(4 (4) 成本(哪一個更便宜?)

這其實是設計實驗時的使用的準 則!

看罷以上的內容，日後同學要設計實驗，尤其是選取因變量(即要量度的指標)時，是否有一些可供思考的準則?

最重要的是，對相關反應的過程知悉得愈詳細，便愈能選取最好的方法!

根據以上的原理，同學試試可否想出如何量度以下的速率:

1. 蛋白質的消化速率

2. 脂質的消化速率

3. 澱粉的消化速率

提示: 想想以上三種食物物質，消化前及被消化後分別是甚麼分子? 這些分子的特性有甚麼差異?

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最後，順道一提，同學不要以為以上的思考方法祇適用於科學實驗研究上，其實任何涉及過程的運作，皆可應用以上的原則思考。舉一日常的例子，如何估計一所工廠產生的污染物水平? (從而用作徵費的指標)

同學第一時間可能想不就是可量度釋出的污染物便成嗎? 但其實不一定的! 如無法量度到污染物產生水平的話，那如何處理?

 

相關網頁:

具體上，是如何選擇光合作用速率使用的指標的?