物理化学阮秀琴第六章课件.pptx
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1、【提纲】,化学动力学,基本概念,反应速率方程的确立,温度对反应速率的影响,动力学理论,简单级数反应,典型复杂反应,复杂反应近似处理方法,光化反应,催化反应,溶液中的反应,碰撞理论,过渡态理论,化学反应的两个基本问题,在指定条件下反应进行的方向和限度化学热力学,反应进行的速率和 具体步骤(即反应机理) 化学动力学,说明: 1. 反应速度的重要性 2. 反应速度的可调变性, G = - 237 kJmol-1, 几乎完全反应,常温常压下反应极慢(106 亿年生成 0.15 % 的水),加入铂黑,很快几乎都变成水,化学动力学的任务(一)了解反应速率和其影响因素(如物质的浓度、温度、催化剂、光、介质、
2、等)选择适当的反应条件,使化学反应按我们希望的速率进行 提高反应速度:化学合成 . 降低反应速度:橡胶老化金属腐蚀 .,动力学是研究化学反应速率的学科,化学动力学的任务(二)研究反应历程选择适当的反应历程,使化学反应按我们希望的方向进行 丙 烯 异丙醇丙 酮,经典动力学研究的对象几乎都是速率比较适中的反应,但由此得到的有关反应速率的基本规律则有着重大的意义。,6.4 反应级数的确定,6.5 温度对反应速率的影响,6.6 双分子反应的简单碰状理论,6.7 过渡态理论大意,6.1 化学反应速率的表示方法及其测定,6.3 简单级数反应的速率公式,6.2 反应速率公式,一、反应速率的表示法,aA +
3、bB gG + hH,其反应速率表示为,6.1 化学反应速率的表示方法及其测定,体积一定的均相封闭体系,通常用单位体积的反应速率r表示反应的快慢,即,:式中ci=ni/V,表示参加反应的物质i的浓度。r的SI单位是molm-3 s-1,实际应用中,也时常采用mol dm-3 s-1等单位。,任意化学反应 aA + bB gG + hH,对于气相反应 2NO + Br2 2NOBr在定温定容条件下,其反应速率可表示为,理想气体,浓度随反应时间的变化曲线动力学曲线,A B,二、反应速率的测定(定容反应系统),依据浓度测定方法可分为化学法和物理法两大类。,1. 化学法 用化学分析法来测定不同时刻反应
4、物和产物的浓度,一般用于液相。特点是需立即“冻结”反应。2. 物理法 测量与某种物质浓度呈单值函数关系的一些物理性质随时间的变化,然后换算成不同时刻的浓度值。,动力学研究结果表明,许多化学反应实际进行的 具体步骤,并不是按照其计量方程式所表示的那 样,由反应物直接作用生成产物. 例如: H2 + Cl2 2HCl 经历如下四个具体的反应步骤: 1. Cl2 2Cl 2. Cl + H2 HCl + H 3. H + Cl2 HCl + Cl 4. 2Cl + M Cl2 + M 上述四个反应才是由反应物直接生成产物的。,总反应,基元反应,复杂反应,三、基元反应和反应分子数,由反应物微粒直接生成
5、产物的反应,1、基本概念基元反应-由反应物微粒(分子、原子、离子或自由基等)直接生成产物的反应。总反应-用计量方程式来表示反应的宏观总效果。 组成宏观总反应的基元反应的总和,称为“反 应机理”或“反应历程”。简单反应-仅由一种基元反应组成的总反应。复合反应-由两种或两种以上基元反应所组成的总反应。,2、反应分子数对于基元反应,直接作用所必需的反应物微观粒子(分子、原子、离子、自由基)数,称为“反应分子数”。 依据反应分子数的不同,基元反应可区分为“单分子反应”、“双分子反应”和“三分子反应”。例如四分子以上反应出现几率甚微,至今尚未发现。,6.2 反应速率公式,恒温下反应速率的经验表达式,也称
6、动力学方程,反应的速率公式形式只能通过实验确定,而不能通过计量方程式直接确定。,H2与三种不同卤素的气相反应,其计量方程式: H2 + I2 2HI H2 + Br2 2HBr H2 + Cl2 2HCl它们的速率公式依次为,例如,速率公式具有反应物浓度幂乘积的形式,r = k cA cBn= + + ,【注】反应级数与反应分子数是两个不同的概念。前者对总反应而言,后者对基元反应而言。由质量作用定律可知,只有简单反应的反应级数和反应分子数才相等。,n由实验测定,其值表明浓度对反应速率影响的大小。,【反应级数】,级数,总级数,【质量作用定律】对于基元反应 aA + bB gG + hH其反应速率
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