ในวิชาเคมีความเป็นโมเลกุลคือจำนวนโมเลกุลที่มารวมกันเพื่อทำปฏิกิริยาในปฏิกิริยาพื้นฐาน (ขั้นตอนเดียว) ^{[ 1 ]}และเท่ากับผลรวมของสัมประสิทธิ์สโตอิคิโอเมตริกของสารตั้งต้นในปฏิกิริยาพื้นฐานที่มีการชนกันอย่างมีประสิทธิภาพ ( พลังงานเพียงพอ ) และการวางแนวที่ถูกต้อง^{[ 2 ]} ขึ้นอยู่กับจำนวนโมเลกุลที่มารวมกัน ปฏิกิริยาอาจเป็นแบบโมเลกุลเดี่ยว โมเลกุลคู่ หรือแม้แต่โมเลกุลสาม

อันดับจลนศาสตร์ของปฏิกิริยาพื้นฐานหรือขั้นตอนปฏิกิริยาใดๆ จะเท่ากับความเป็นโมเลกุล และสมการอัตราของปฏิกิริยาพื้นฐานจึงสามารถกำหนดได้โดยการตรวจสอบจากความเป็นโมเลกุล^{[ 1 ]}

อย่างไรก็ตาม อันดับจลน์ของปฏิกิริยาที่ซับซ้อน (หลายขั้นตอน) ไม่จำเป็นต้องเท่ากับจำนวนโมเลกุลที่เกี่ยวข้อง แนวคิดเรื่องความเป็นโมเลกุลนั้นมีประโยชน์เฉพาะในการอธิบายปฏิกิริยาหรือขั้นตอนพื้นฐานเท่านั้น

ในปฏิกิริยาโมเลกุลเดี่ยว โมเลกุลเดี่ยวจะจัดเรียงอะตอมใหม่ ทำให้เกิดโมเลกุลที่แตกต่างกัน^{[ 1 ]}สมการนี้แสดงให้เห็นได้ดังนี้

${\displaystyle {\ce {A -> P,}}}$

โดยที่⁠ ⁠${\displaystyle {\rm {P}}}$หมายถึงผลิตภัณฑ์ ทางเคมี ปฏิกิริยาหรือขั้นตอนของปฏิกิริยาจะเป็นไอโซเม อไรเซชัน หากมีโมเลกุลของผลิตภัณฑ์เพียงหนึ่งโมเลกุล หรือจะเป็นการแตกตัวหากมีโมเลกุลของผลิตภัณฑ์มากกว่าหนึ่งโมเลกุล

ไม่ว่าในกรณีใด อัตราการเกิดปฏิกิริยาหรือขั้นตอนนั้นจะถูกอธิบายโดยกฎอัตราอันดับหนึ่ง

${\displaystyle {\frac {d\left[{\ce {A}}\right]}{dt}}=-k_{r}\left[{\ce {A}}\right],}$

โดยที่⁠ ⁠${\displaystyle [{\rm {A]}}}$คือความเข้มข้นของสาร A, ⁠ ⁠${\displaystyle t}$คือเวลา และ⁠ ⁠${\displaystyle k_{r}}$คือค่าคงที่อัตราการเกิดปฏิกิริยา

จากสมการอัตราปฏิกิริยา จะเห็นได้ว่าจำนวนโมเลกุล A ที่สลายตัวเป็นสัดส่วนกับจำนวนโมเลกุล A ที่มีอยู่ ตัวอย่างของปฏิกิริยาแบบโมเลกุลเดี่ยว คือ การไอโซเมอไรเซชันของไซโคลโพรเพนไปเป็นโพรพีน:

ปฏิกิริยาแบบโมเลกุลเดี่ยวสามารถอธิบายได้ด้วยกลไกของ ลินเดมันน์-ฮินเชลวูด

ในปฏิกิริยาแบบไบโมเลคูลาร์ โมเลกุลสองตัวจะชนกันและแลกเปลี่ยนพลังงาน อะตอม หรือกลุ่มของอะตอม^{[ 1 ]}

สิ่งนี้สามารถอธิบายได้ด้วยสมการ

$${\displaystyle {\ce {A + B -> P}}}$$

ซึ่งสอดคล้องกับกฎอัตราอันดับสอง: . ${\displaystyle {\frac {d[{\ce {A}}]}{dt}}=-k_{r}{\ce {[A][B]}}}$

ในที่นี้ อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเป็นสัดส่วนกับอัตราที่สารตั้งต้นมารวมกัน ตัวอย่างของปฏิกิริยาแบบไบโมเลคูลาร์คือการแทนที่นิวคลีโอฟิลิกแบบS _N 2ของเมทิลโบรไมด์ด้วยไอออนไฮดรอกไซด์ : ^{[ 3 ]}

$${\displaystyle {\ce {CH3Br + OH^- -> CH3OH + Br^-}}}$$

ปฏิกิริยาเท อร์โมเลคูลาร์^{[ 4 ] [ 5 ]} (หรือไตรโมเลคูลาร์) ^{[ 6 ]}ในสารละลายหรือส่วนผสมของก๊าซเกี่ยวข้องกับสารตั้งต้นสามชนิดที่ชน กันพร้อมกัน โดยมีทิศทางที่เหมาะสมและพลังงานเพียงพอ^{[ 4 ]}อย่างไรก็ตาม คำว่าไตรโมเลคูลาร์ยังใช้เพื่ออ้างถึงปฏิกิริยาการรวมตัวของสามอนุภาคประเภท:

$${\displaystyle {\ce {A + B ->[{\ce {M}}] C}}}$$

โดยที่ M เหนือลูกศรแสดงว่าเพื่อรักษาพลังงานและโมเมนตัมจำเป็นต้องมีปฏิกิริยาครั้งที่สองกับวัตถุที่สาม หลังจากการชนกันของโมเลกุลคู่เริ่มต้นของ A และ B จะเกิด ตัวกลางปฏิกิริยา ที่มีพลังงานสูง ขึ้น จากนั้นมันจะชนกับวัตถุ M ในปฏิกิริยาโมเลกุลคู่ครั้งที่สอง โดยถ่ายโอนพลังงานส่วนเกินไปยังวัตถุนั้น^{[ 7 ]}

ปฏิกิริยานี้สามารถอธิบายได้ว่าเป็นปฏิกิริยาต่อเนื่องสองปฏิกิริยา:

$${\displaystyle {\ce {A + B -> AB}}^{*}}$$$${\displaystyle {\ce {AB}}^{*}{\ce {+ M -> C + M}}}$$

ปฏิกิริยาเหล่านี้มักมีช่วงการเปลี่ยนผ่านที่ขึ้นอยู่กับความดันและอุณหภูมิระหว่างจลนศาสตร์อันดับสองและอันดับสาม^{[ 8 ]}

ปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยามักมีองค์ประกอบสามอย่าง แต่ในทางปฏิบัติจะเกิดสารประกอบเชิงซ้อนของสารตั้งต้นขึ้นก่อน และขั้นตอนที่กำหนดอัตราการเกิดปฏิกิริยาคือปฏิกิริยาของสารประกอบเชิงซ้อนนี้ไปเป็นผลิตภัณฑ์ ไม่ใช่การชนกันโดยบังเอิญระหว่างสารสองชนิดกับตัวเร่งปฏิกิริยา ตัวอย่างเช่น ในปฏิกิริยาไฮโดรจีเนชันโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะ โมเลกุลไดไฮโดรเจนจะแตกตัวบนพื้นผิวโลหะก่อน กลายเป็นอะตอมไฮโดรเจนที่ยึดติดกับพื้นผิว และอะตอมไฮโดรเจนเหล่านี้เองที่ทำปฏิกิริยากับสารตั้งต้นซึ่งถูกดูดซับอยู่บนพื้นผิวก่อนหน้านี้เช่นกัน

ไม่พบปฏิกิริยาที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่ขึ้นเนื่องจากมีโอกาสน้อยมากที่จะเกิดปฏิสัมพันธ์พร้อมกันระหว่างโมเลกุล 4 ตัวขึ้นไป^{[ 9 ] [ 4 ]}

สิ่งสำคัญคือต้องแยกแยะความแตกต่างระหว่างโมเลกุลกับลำดับของปฏิกิริยาลำดับของปฏิกิริยาเป็นปริมาณเชิงประจักษ์ที่กำหนดโดยการทดลองจากกฎอัตราของปฏิกิริยา มันคือผลรวมของเลขชี้กำลังในสมการกฎอัตรา^{[ 10 ]}ในทางกลับกัน โมเลกุลจะถูกอนุมานจากกลไกของปฏิกิริยาพื้นฐาน และใช้เฉพาะในบริบทของปฏิกิริยาพื้นฐานเท่านั้น มันคือจำนวนโมเลกุลที่เข้าร่วมในปฏิกิริยานี้

ความแตกต่างนี้สามารถแสดงให้เห็นได้จากปฏิกิริยาระหว่างไนตริกออกไซด์และไฮโดรเจน: ^{[ 11 ]}

$${\displaystyle {\ce {2NO + 2H2 -> N2 + 2H2O,}}}$$

โดยที่กฎอัตราที่สังเกตได้คือดังนั้นปฏิกิริยาจึงเป็นอันดับที่สามเนื่องจากอันดับไม่เท่ากับผลรวมของสัมประสิทธิ์สโตอิคิโอเมตริกของสารตั้งต้น ปฏิกิริยาจึงต้องมีมากกว่าหนึ่งขั้นตอน กลไกสองขั้นตอนที่เสนอ^{[ 11 ]}มีขั้นตอนแรกที่จำกัดอัตราซึ่งมีโมเลกุลสอดคล้องกับอันดับโดยรวมที่ 3: ${\displaystyle v=k{\ce {[NO]^2[H2]}}}$

ช้า: เร็ว:$${\displaystyle {\ce {2 NO + H2 -> N2 + H2O2}}}$$$${\displaystyle {\ce {H2O2 + H2 -> 2H2O}}}$$

ในทางกลับกัน ความเป็นโมเลกุลของปฏิกิริยานี้ไม่สามารถระบุได้ เนื่องจากเกี่ยวข้องกับกลไกมากกว่าหนึ่งขั้นตอน อย่างไรก็ตาม เราสามารถพิจารณาความเป็นโมเลกุลของปฏิกิริยาพื้นฐานแต่ละอย่างที่ประกอบกันเป็นกลไกนี้ได้ โดยขั้นตอนแรกเป็นแบบไตรโมเลกุล เนื่องจากเกี่ยวข้องกับโมเลกุลของสารตั้งต้นสามโมเลกุล ในขณะที่ขั้นตอนที่สองเป็นแบบไบโมเลกุล เนื่องจากเกี่ยวข้องกับโมเลกุลของสารตั้งต้นสองโมเลกุล

• อัตราการเกิดปฏิกิริยา
• การแตกตัว (ทางเคมี)
• กลไกของลินเดมันน์
• ลำแสงโมเลกุลไขว้
• ผลกระทบแบบกรง
• การวิเคราะห์จลนศาสตร์ความคืบหน้าของปฏิกิริยา