《化学动力学》PPT课件.ppt

1, 11.0 化学动力学研究的内容和方法 11.1 化学反应的反应速率及速率方程 11.2 速率方程的积分形式 10.3 速率方程的确定-实验 11.4 温度对反应速率的影响，活化能 11.5 典型复合反应 11.6 复合反应速率的近似处理法 11.7 链 反 应 11.8 气体反应的碰撞理论 11.9 势能面与过渡状态理论 11.10 溶 液 中 反 应 11.11 多 相 反 应 11.12 光 化 学 11.13 催化作用的通性,第十一章 化学动力学基础(10h), 11.0 化学动力学研究的内容和方法 11.1 化学反应的反应速率及速率方程 11.2 速率方程的积分形式 10.3 速率方程的确定-实验 11.4 温度对反应速率的影响，活化能 11.5 典型复合反应 ,2,化学热力学: 研究物质变化过程的能量效应及过程的方向与限度，即有关平衡的规律；解决物质变化过程的可能性；,化学动力学: 研究完成该过程所需要的时间以及实现这一过程的具体步骤，即有关速率的规律；解决如何把这种可能性变为现实性。,一.化学动力学和化学热力学的关系,11.0 化学动力学研究的内容和方法,3,实际情况： 1.在通常情况（ 298K ）下，几乎不发生反应； 2.加热到1073K时，爆炸反应； 3.用钯作催化剂，在常温常压下有较快速率化合生成水，并放出能量（氢氧电池）。,Example： 在298K，标准压力py时，,加快反应速率；,y,0,热力学分析：,4,但有时也希望降低反应的速率： 1.金属的腐蚀钢、铁； 2.塑料的老化农用薄膜； 3.副反应炼油、有机合成。,Question 1:影响化学反应速率的条件（因素）有哪些呢?,浓度、温度、压力、催化剂、溶剂、光照等等,5,二.化学动力学研究的内容,1. 研究各种因素，包括浓度、温度、催化剂、溶剂、光照等对化学反应速率影响的规律数学表达式：动力学方程；,2. 研究反应历程： 即一个化学反应所经历的具体的步骤。,6,三.化学动力学的研究方法,化学动力学应用宏观方法：例如通过实验测定化学反应系统的浓度、温度、时间等宏观量间的关系，再把这些宏观量用经验公式关联起来，从而构成宏观反应动力学;,宏观方法与微观方法并用,化学动力学也应用微观方法：例如，利用近现代发展起来的激光、分子束等实验技术考察由某特定能态下的反应物分子通过单次碰撞转变成另一特定能态下的生成物分子的速率，从而可得到微观反应速率常数，把反应动力学的研究推向了分子水平，从而构成了微观反应动力学，也叫分子反应动力学。,7,11.1 化学反应的反应速率及速率方程,一.反应速率的定义,反应进度：,反应进度体现了化学反应进行的程度，但没有体现与时间的关系。,8,IUPAC建议，将化学反应的转化速率( )定义为：,转化速率：,式中， 化学反应转化速率，量纲mols-1； 化学反应进度； t反应时间。,9,对于定容反应：,化学反应的反应速率，量纲molm-3s-1 ， 与参加反应的物质B的选择无关。,10,对反应：aA + bB yY + zZ,则有：,反应物（A、B）的消耗速率,生成物（Y、Z）的生成速率,11,对于恒温恒容的气相反应，也可用压力来定义速率。,气相反应的反应速率：,亦有：,例: aA(g) + bB(g) yY(g) + zZ(g),反应物A、B的消耗速率,生成物Y、Z的生成速率,12,Question 2:对于气相反应， p 与 关系?,由定义式：,（基于压力）,（基于浓度）,若把气体看成理想气体：,13,二.基元反应和非基元反应,基元反应： 由反应物一步生成生成物（产物）的反应。,反应机理（反应历程）： 一个化学反应所经历的具体步骤；也就是由基元反应组合成复合反应的方式或先后次序。,非基元反应（复合反应、总包反应）： 由两个或两个以上的基元反应组合而成反应。,14,近代研究为复合反应：反应历程（机理）如下,曾经认为是基元反应：一步反应（完成）, I2 + M0 I + I + M0 H2 + I + I HI + HI I + I + M0 I2 + M0,M： H2 、 I2 、第三分子、容器壁。 I ：自由原子碘OR碘原子自由基,15,三.基元反应的速率方程质量作用定律,速率方程（动力学方程）： 表示反应速率和浓度等影响因数之间的数学关系式； 或表示浓度与时间关系的方程式。,质量作用定律： 描述基元反应的速率与各反应物浓度之间的关系的定律基元反应 的速率与各反应物浓度的幂乘积成正比。 而且各反应物浓度的方次（幂）就是基元反应方程式中相应组分的反应物分子个数。 反应分子数：基元反应中反应物分子个数之和。,16,在质量作用定律的指导下，对于基元反应的速率方程,A的消耗速率：,P的生成速率：,单分子反应：,17,双分子反应 ：,A的消耗速率：, 同类分子间反应, 异类分子间反应,A的消耗速率：,18,对于一般基元反应 ：,A的消耗速率：,反应速率常数： 速率方程中的比例系数，与温度有关。 反应分子数：基元反应方程式中反应物的分子数， 正整数，ex：1， 2，3(很少)。,B的消耗速率：,19,Attention： 质量作用定律只适用于基元反应，对复合反应不适用。,复合反应 ：,A的消耗速率：,（不满足质量作用定律）,但是，对于已知具体的反应历程（基元反应）的复合反应，反应物净的消耗速率或生成物净的生成速率就是该物质所参与的所有基元反应的总结果。 解释,20,如复合反应：,已知反应机理如下：,A净的消耗速率：,B净的消耗速率：,Z净的生成速率：,21,四.化学反应速率方程的一般形式,对于一般反应：,aA + bB yY + zZ,（复合反应：不满足质量作用定律） 如何考察：反应速率反应物浓度？,已知机理：可以推导 少之又少！(典型复合反应) 未知反应机理：实验！ 经验速率方程,22,二、活化能,本节只讨论基元反应的活化能,活化分子：具有足够高能量的分子。,23,例1：某气相反应A (g) B (g) + 2C (g) 的半衰期与A 的初始压力pA，0无关。在300K时，将气体A (g)通入一抽空容器中至压力为2105Pa，经500s后测得容器内A 的分压力为0.5105Pa。已知在500K时，该反应的半衰期为0.50s。试求： (1) 此反应的级数；