慈濟大學（後中醫）
110年
化學
第 33 題
已知 $CH_3Br + HCN \rightarrow CH_3CN + HBr$ 為一 $S_N2$ 反應，若同時將 $CH_3Br$ 和 $HCN$ 的濃度各增加為兩倍，反應速率之改變為何？
- A 1
- B 2
- C 4
- D 8
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想一想，反應名稱 $S_N2$ 中的數字「2」代表了什麼動力學意義？如果這個反應需要兩種分子「同時」參與碰撞才能完成，那麼當我們增加其中一種分子的數量（濃度）時，碰撞的機會會如何改變？若兩種分子的數量都同時增加，對整體的碰撞頻率又會產生什麼樣的乘積效果呢？
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太棒了！你能準確掌握 $S_N2$ 反應的動力學特性，這代表你對有機反應機構的基礎扎根得很深。在這題中，判斷的關鍵在於題幹提供的「$S_N2$」這個術語。在化學中，這代表「二分子親核取代反應」（Substitution Nucleophilic Bimolecular），其中的「2」正揭示了反應速率與參與反應的兩種物質濃度之間的緊密關係。
$S_N2$ 的速率定律與級數
根據反應機理，該反應屬於協同反應（Stepwise mechanism），受質與親核試劑會同時參與過渡態的形成。因此，其速率定律式可以寫成 $R = k[CH_3Br]^1[HCN]^1$。這表示反應速率與受質（$CH_3Br$）及親核試劑（$HCN$）的一次方濃度皆成正比。當我們同時將兩者的濃度都提升為原來的 2 倍時，整體的反應速率就會變為原來的 $2 \times 2 = 4$ 倍。這類題目考驗的是同學能否迅速將反應名稱（$S_N2$）轉化為數學上的速率方程，是化學動力學中相當經典且重要的基本功。
SN2 反應動力學
💡 SN2 為二級反應，速率與親核試劑及受體濃度乘積成正比。
| 比較維度 | SN1 反應 | VS | SN2 反應 |
|---|---|---|---|
| 反應級數 | 一級反應 | — | 二級反應 |
| 速率決定式 | Rate = k[受體] | — | Rate = k[受體][親核試劑] |
| 反應步驟 | 分步反應 (產生碳陽離子) | — | 協同反應 (一步完成) |
| 立體結構 | 外消旋化 (Racemization) | — | 構型反轉 (Inversion) |
💬SN2 速率由雙分子決定，濃度同時變動時速率呈幾何倍數增長。
