基元反应、反应速率方程.ppt

第二、三节基元反应、反应速率方程,第二节基元反应,一.计量方程与机理方程,计量方程:只表示反应前后的物料平衡关系。例如:,2O33O2,机理方程:表示实际反应过程(反应历程)的方程。例如上述反应经历了两个步骤:,二.基元反应与总包反应,例如H2和I2的气相反应:,这是一个总包反应,由以下基元反应组成:,基元反应(elementaryreaction)：由反应物微粒(分子、原子、离子或自由基等)一步直接生成产物的反应。总包反应(overallreaction)：由多个基元反应组成的反应，又称为复杂反应(complexreaction)。,三.反应分子数,参加基元反应的分子数目称为反应分子数。此处的分子应理解为分子、离子、自由原子或自由基的总称。已知的反应分子数只有1、2和3。,第三节反应速率方程,第三节反应速率方程,速率方程也可用积分形式表达为反应组分浓度与时间的函数关系式,称为反应的积分速率方程或动力学方程(kineticequation):c=f(t),微分速率方程：恒温下以微分形式表达的反应速率r与各反应组分浓度的函数关系式,又称为反应的速率方程(rateequation):r=f(c),一.基元反应的速率方程质量作用定律,质量作用定律：在恒温下,基元反应的速率正比于各反应物浓度幂的乘积,各浓度幂中的指数等于基元反应方程中各相应反应物的系数。注意：对于总包反应,只有分解为若干个基元反应后,才能逐个运用质量作用定律。,一.基元反应的速率方程质量作用定律,对某基元反应A+2DG,由质量作用定律可得:,k:反应速率常数,对总包反应,例如:,H2+I22HI,可分解为两步基元反应:,反应(1)中正反应速率为:r1=k1cI2cM逆反应速率为:r2=k2cI2cM,(2),慢,反应(2)的速率为:r3=k3cI2cH2实验表明,反应(1)的速率快,能迅速达到平衡，则:,反应(2)的速率慢,总反应速率主要取决于反应(2)的速率,k1、k2、k3:各基元反应的速率常数;k总:为总包反应的速率常数。,一.基元反应的速率方程质量作用定律,k1cI2cM=k2cI2cM,整理得:,二.反应速率常数和反应级数,总包反应的速率方程应由实验确定,其形式各不相同。例如:,(1)H2+I22HI,(2)H2+Br22HBr,(3)H2+Cl22HCl,反应(1)和(3)的速率方程的比例常数k称为反应速率常数(reaction-rateconstant)或比反应速率(specificreactionrate),简称速率常数或比速率。,二.反应速率常数和反应级数,其反应速率方程具有反应物浓度幂乘积的形式:,、:实验测得的各反应物的级数。,反应的总级数:n=+,速率方程中,各反应物浓度幂中的指数,称为该反应物的级数;所有反应物的级数之和,称为该反应的总级数或反应级数(orderofreaction)。,aA+dD+eE+G,注意：各反应物的级数与其计量系数a、d、e无关。,二.反应速率常数和反应级数,说明：(1)反应级数可以是整数,也可以是分数;可以是正数,也可以是负数或零;有些反应也可能无级数可言;(2)反应级数与反应分子数不同;(3)由于其他与反应速率有关的反应物浓度保持恒定(或近似恒定),而使反应速率只与某一反应物的浓度成正比的一级反应,又称为假一级反应或准一级反应(pseudofirst-orderreaction);例如蔗糖水解反应即可视为准一级反应：r=kc蔗糖,(4)同一化学反应在不同的反应条件下可表现出不同的反应级数。例如在含有维生素A、B1、B2、B6、B12、C、叶酸、