影响速率因子课件

“物质不混合,不会发生化学反应”分子碰撞是发生化学反应的必要条件,不是充分条件

影响分子碰撞的因素12.3.1化学“第零”定律第1页/共76页“物质不混合,不会发生化学反应”分子碰撞是发生化学反应的1物质不混合就没有化学反应,化学“第零”定律动画第2页/共76页物质不混合就没有化学反应,化学“第零”定律动画第2页/共72有效碰撞与无效碰撞碰撞是必要条件,不是充分条件有效碰撞无效碰撞第3页/共76页有效碰撞与无效碰撞碰撞是必要条件,不是充分条件有效碰撞无效3增加活化分子数影响分子碰撞的因素:第4页/共76页增加活化分子数影响分子碰撞的因素:第4页/共76页4增加反应分子接触数v

k[A*]第5页/共76页增加反应分子接触数vk[5辐射,光,溶剂,器壁,杂质第6页/共76页辐射,光,溶剂,器壁,杂质第6页/共76页6表面积表面上的反应位置颗粒小,表面积增加,表面上的反应位置也增加反应速率表面积第7页/共76页表面积表面上的反应位置颗粒小,表面积增加,表面上的反应位7零级反应DA=-ktk:速率常数表面过程第8页/共76页零级反应DA=-ktk:速率常数表面过程第8页/共78浓度浓度低,碰撞数降低浓度高,碰撞数增高反应速率浓度第9页/共76页浓度浓度低,碰撞数降低浓度高,碰撞数增高反应速率浓9温度低,浓度低,颗粒度大,表面积小温度高,浓度高,颗粒度小,表面积大反应时间产物总量第10页/共76页温度低,浓度低,颗粒度大,表面积小温度高,浓度高,颗10反应物状态的影响:气态>液态>固态7.3.2反应物分散状态状态的影响例:1~3个数量级气相液相第11页/共76页反应物状态的影响:气态>液态>固态7.3.211搅拌的作用:加快分散,增加反应物之间接触气泡多气泡第12页/共76页搅拌的作用:加快分散,增加反应物之间接触气泡多气泡第12页/12搅拌搅拌影响第13页/共76页搅拌搅拌影响第13页/共76页13搅拌影响第14页/共76页搅拌影响第14页/共76页14铁棍在火焰中几乎没反应,但喷铁粉时火焰发亮快慢Fe(s)+2HClFeCl2(aq)+H2(g)增加反应物之间接触第15页/共76页铁棍在火焰中几乎没反应,但喷铁粉时火焰发亮快慢Fe(s)15反应物接触面积,多孔材料煤球蜂窝煤增加反应物之间接触第16页/共76页反应物接触面积,多孔材料煤球蜂窝煤增加反应物之间接触第1616煤粉燃烧第17页/共76页煤粉燃烧第17页/共76页17活性碳:表面600-1500m2/g,

孔长1.6x10^8km新多孔材料:3000-5000m2/g第18页/共76页活性碳:表面600-1500m2/g,新多孔材料:318由Zn4O簇合物等组成的多孔材料,~5000m2/g.(2009)~足球场面积UMCM-2(UniversityofMichiganCrystallineMaterial-2)

(100-110X64-75m2)第19页/共76页由Zn4O簇合物等组成的多孔材料,~足球场面积UMCM-2(19木炭

600～1000℃水蒸汽、CO2、空气的混合气(烟道气)活性炭据称:用加了活性炭的芯做枕头，增加睡眠质量第20页/共76页木炭600～1000℃水蒸汽、CO2、空气的混合气(烟道20口罩显微镜下的活性碳活性碳多孔材料第21页/共76页口罩显微镜下的活性碳活性碳多孔材料第21页/共76页21炸药也是蜂窝状多孔材料鼓风:增加反应物之间接触鼓风炉第22页/共76页炸药也是蜂窝状多孔材料鼓风:增加反应物之间接触鼓风炉第2222面粉厂的爆炸事故动画片第23页/共76页面粉厂的爆炸事故动画片第23页/共76页23多孔材料第24页/共76页多孔材料第24页/共76页24多孔材料第25页/共76页多孔材料第25页/共76页25雾化器(汽油,柴油,重油,乙醇)增加反应物之间接触第26页/共76页雾化器(汽油,柴油,重油,乙醇)增加反应物之间接触第226催化材料是多孔的增加反应物之间接触催化剂颗粒第27页/共76页催化材料是多孔的增加反应物之间接触催化剂颗粒第27页/共7627分子筛多孔材料第28页/共76页分子筛多孔材料第28页/共76页28筛子筛分子原理第29页/共76页筛子筛分子原理第29页/共76页2915ml分子筛30ml活性碳85mlg-Al2O3反应速率表面积第30页/共76页15ml分子筛30ml活性碳30筛分子原理第31页/共76页筛分子原理第31页/共76页31MoleculesinZeoliteCagesandFrameworks+

p-xyleneZSM-5Y-zeoliteParaffins第32页/共76页MoleculesinZeoliteCagesand32分子筛第33页/共76页分子筛第33页/共76页33分子筛第34页/共76页分子筛第34页/共76页34分子筛第35页/共76页分子筛第35页/共76页35第36页/共76页第36页/共76页36把贵金属原子分散到分子筛,活性碳,g-Al2O3的表面上(催化载体)增加反应物之间接触第37页/共76页把贵金属原子分散到分子筛,活性碳,g-Al2O3的表面上37CH4的催化燃烧例:增加反应物之间接触第38页/共76页CH4的催化燃烧例:增加反应物之间接触第38页/共76页3812.3.3反应物浓度和压力的影响-质量作用定律增加反应物之间接触第39页/共76页12.3.3反应物浓度和压力的影响-质量作用定律增加39浓度影响白磷在纯氧气和空气中的燃烧增加反应物之间接触第40页/共76页浓度影响白磷在纯氧气和空气中的燃烧增加反应物之间接触第40页40烟头在空气中烟头在液态氧中浓度影响增加反应物之间接触第41页/共76页烟头在空气中烟头在液态氧中浓度影响增加反应物之间接触第41页41有效碰撞无效碰撞7.3.4基元反应中分子碰撞方位的影响

第42页/共76页有效碰撞无效碰撞7.3.4基元反应中分子碰撞方位的影响第42碰撞方位的影响头头头尾没反应反应第43页/共76页碰撞方位的影响头头头尾没反应反应第43页/共76页43碰撞方位影响有效碰撞无效碰撞有效碰撞头-头尾-尾腰-腰2BrNOBr2+2NO第44页/共76页碰撞方位影响有效碰撞无效碰撞有效碰撞头-头尾-尾腰-腰2Br44位阻效应有效碰撞无效碰撞第45页/共76页位阻效应有效碰撞无效碰撞第45页/共76页45无效碰撞有效碰撞第46页/共76页无效碰撞有效碰撞第46页/共76页46碰撞方位影响RbRbIICHCHRb+CH3I

CH3I+RbCH3+RbI第47页/共76页碰撞方位影响RbRbIICHCHRb+CH3ICH3I47Rb攻击CH3I的非反应性锥体碰撞方位的影响I原子CH3原子团非反应性锥体第48页/共76页Rb攻击CH3I的非反应性锥体碰撞方位的影响I原子CH348J.Phys.Chem.92,1107-1110,1988.

第49页/共76页J.Phys.Chem.92,1107-1110,492N2O5(g)

2N2O4(g)+O2(g)

7.3.5温度对基元反应速率的影响-Arrhenius定律

TArrhenius图温度影响k1/T(K)lnk第50页/共76页2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g)750Arrhenius公式：-RTEAek=k反应速率常数A指前因子E

活化能E-ARTklnln+=Arrhenius图von’tHoff图slope=DH/R温度影响第51页/共76页Arrhenius公式：-RTEAek=k反应速率常数51158kJ/mol实验数据利用实验数据作图异构化1/Tlnk第52页/共76页158kJ/mol实验数据利用实验数据作图异构化1/Tl52Arrhenius公式：温度影响活化能反应反应介质查表测量的温度范围第53页/共76页Arrhenius公式：温度影响活化能反应反应介质查表测量的53(T对k影响极大)(T对k影响较小)负活化能(极少数反应),T,k

Arrhenius公式：温度影响第54页/共76页(T对k影响极大)(T对k影响较小)负活化能(极少数反应),54/kinetics/index.jsp

查阅基元反应速率常数k,Ea和A因子的网站(免费)OH+HNO3

H2O+NO3第55页/共76页/kinet55OH+HNO3

H2O+NO3240-370K

负活化能Ea=-7.0kJ/mol低温高温k(T),

大k(T),

小第56页/共76页OH+HNO3H2O+NO324056H.Eyring(美,1901-1981)12.3.6基元反应Arrhenius活化能的准确理解

反应坐标活化络合物,活化分子过渡态反应物产物第57页/共76页H.Eyring(美,1901-1981)12.3.657产物反应物第58页/共76页产物反应物第58页/共76页58反应坐标第59页/共76页反应坐标第59页/共76页59初态终态初态终态过渡态过渡态初态终态过渡态第60页/共76页初态终态初态终态过渡态过渡态初态终态过渡态第60页/共76页60初态终态过渡态第61页/共76页初态终态过渡态第61页/共76页61反应物产物过渡态过渡态前过渡态后第62页/共76页反应物产物过渡态过渡态前过渡态后第62页/共76页62吸能反应高放能反应放能反应第63页/共76页吸能反应高放能反应放能反应第63页/共76页63顺式反应物反式产物过渡态第64页/共76页顺式反应物反式产物过渡态第64页/共76页64单分子异构化反应反应分子产物分子过渡态第65页/共76页单分子异构化反应反应分子产物分子过渡态第65页/共76页65活化能=活化分子的平均能量–反应分子的平均能量

活化分子反应分子产物分子第66页/共76页活化能=活化分子的平均能量–反应分子的平均能量活化66极少数基元反应有负活化能:第67页/共76页极少数基元反应有负活化能:第67页/共76页67/kinetics/index.jsp

查阅基元反应速率常数k,Ea和A因子的网站(免费)OH+HNO3

H2O+NO3第68页/共76页/kinet68OH+HNO3

H2O+NO3240-370K

负活化能Ea=-7.0kJ/mol低温高温k(T),

大k(T),

小第69页/共76页OH+HNO3H2O+NO324069仅仅基元反应的活化能有准确的物理意义总(包)反应的活化能没有准确的物理意义请记住:第70页/共76页仅仅基元反应的活化能有准确的物理意义总(包)反应的活化能没有70总包反应和基元反应的活化能在印刷中第71页/共76页总包反应和基元反应的活化能在印刷中第71页/共76页71总包反应基元反应反应