物化07-02.ppt

1、所有的课件我会发到如下邮箱中，请同学们自己去邮箱的收件箱（Inbox）中下载。先进入，用下述邮箱登录 Email： 密码：chemistry 答疑：用你自己的邮箱往上述邮箱中发一个邮件，把问题写上，我会回复给你。 固定答疑时间和地点：从第三周开始，星期三晚18:30-20:00，实验三楼209,物理化学,物理学：研究物质与运动基本规律的学科。,物质世界包罗万象，层次繁多：小至基本粒子，大至宇宙，而一切自然现象都源于物质之间的相互作用，这些相互作用又可以归结为四种基本作用力：万有引力（广义相对论），电磁作用力，弱作用力，强作用力（量子力学，量子电动力学或量子场论）。,当体系含有大量分子（1023

2、）时，运动方程非常难解，但这时的体系却有可能更简单，比如平衡态，满足热力学和统计力学规律。,第一性原理：相互作用+运动方程预言未来,化学变化的根源在于电磁作用，其基本原理就包含在量子力学中。一般化学研究中经常涉及的是宏观体系，含有大量分子，除量子力学外，还要借助于热力学和统计力学。,量子力学、热力学和统计力学就构成了物理化学的理论基础。,物理化学的理论基础来自于物理学，这也就是为什么要在化学前面冠以“物理”的原因。,平衡规律当系统的一个平衡态由于条件改变而变为另一个平衡态时，能量、体积和各物质的数量变化的规律。 速率规律热量、动量和物质的传递以及化学反应中的各物质的数量随时间变化的规律。,物理

3、化学研究：,化工原理 传递过程,研究化学变化的方向、能达到的最大限度以及外界条件对平衡的影响。化学热力学只能预测反应的可能性，但无法预料反应的速率如何？反应的机理如何？例如：,热力学只能判断这两个反应都能发生，但如何使它发生，热力学无法回答。,化学热力学的研究对象和局限性,第七章 化学动力学,7-1 引 言,化学动力学研究化学反应的速率和反应的机理以及温度、压力、催化剂、溶剂和光照等外界因素对反应速率的影响，把热力学的反应可能性变为现实性。,化学动力学的研究对象,一门研究各种因素对反应速率的影响规律的科学。,化学动力学：,基元反应由反应物一步生成产物的反应，没有可由宏观实验方法探测到的中间产物

4、。 复合反应由两个以上的基元反应组合而成的反应。组合的方式或先后次序称为反应机理。反应机理揭示化学反应的本质。,化学反应分类：,交替进行,交替进行,如何书写反应式或计量方程式,只涉及方程的配平，使用等号：,强调反应的平衡，使用两个半箭头：,强调反应发生的方向，使用箭头：,强调正向反应,正逆向反应都强调,宏观化学动力学从宏观变量如浓度、温度、压力等出发，研究反应的速率与这些宏观变量的关系。 微观化学动力学从微观的物质特性如分子尺寸、几何构型，以及分子的平动、转动、振动和电子的运动出发，研究基元反应的速率。,化学动力学：,7-2 化学反应的速率,产物(P),反应物(A),时间t,浓度c,反应速率,

5、(V 恒定),转化速率,注意：本书中A总是指反应物，P总是指产物。,各物质浓度变化的速率与化学计量系数有关，引入反应进度加以统一。,消耗速率,生成速率,(V 恒定),(V 恒定),消耗和生成速率指明了物种，其数值就与化学计量系数有关。,与物种无关,与物种有关,例：以下式子中哪些是正确的，哪些是不正确的，或有条件的。,V 恒定,注意：当体系中含有显著数量的中间物时，反应进度就不能按照化学计量方程来计算了，因为这时有中间物存在，而化学计量方程中没有中间物，所以反应物和产物的数量不可能满足计量关系。一般情况下，多数中间物是不稳定的自由基，不可能大量存在于系统中，它的量相对于反应物和产物的量可以忽略，

6、因此，对于多数情况，用反应进度来描述是合理的。,7-3 反应速率方程,反应速率方程 （动力学方程）,在其它因素固定不变的条件下，定量描述各种物质的浓度对反应速率影响的数学方程。,反应速率方程与反应器的型式和大小无关,在基元反应中，实际参加反应的分子数目称为反应分子数。反应分子数可区分为单分子反应、双分子反应和三分子反应，四分子反应目前尚未发现。反应分子数只可能是简单的正整数1，2或3。,基元反应,单分子反应 双分子反应 三分子反应,反应分子数,基元反应：,单分子反应,双分子反应,三分子反应,基元反应的反应速率正比于该反应的反应物浓度之积质量作用定律, 反应分子数 (n) 速率常数 (k),复合反应：,幂函数型速率方程, 分级数 (a , b , g ) 反应级数 (n),所有浓度项指数的代数和称为该反应的总级数，通常用n 表示。n 的大小表明浓度对反应速率影响的大小。,反应级数可以是正数、负数、整数、分数或零,反应级数是由实验测定的。,复合反应：,幂函数型速率方程, 分级数 (a , b , g ) 反应级数 (n) 速率系数 (k),k的物理意义是当物质的浓度均为单位浓度时 k 等于反应速率，因此它的数值与反应物的浓度无关。在催化剂等其它条件确定时，k