物理化学电子教案第十一章.pptx

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1、物理化学电子教案—第十一章积分法微分法半衰期法孤立法平行反应对峙反应连续反应链反应一级反应2021/8/17第十一章化学动力学基础(一)§11.1化学动力学的任务和目的§11.2化学反应速率表示法§11.9拟定反应历程的一般方法§11.3化学反应的速率方程§11.4具有简单级数的反应§11.5几种典型的复杂反应§11.6温度对反应速率的影响§11.7活化能对反应速率的影响§11.8链反应2021/8/17§11.1化学动力学的任务和目的一.化学热力学的研究对象和局限性二.化学动力学的研究对象三.化学动力学发展简史2021/8/17§11.1化学动力学的任务和目

2、的化学热力学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，但无法预料反应能否发生？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。一.化学热力学的研究对象和局限性2021/8/17§11.1化学动力学的任务和目的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，把热力学反应的可能性变为现实性。二.化学动力学的研究对象例如：动力学认为：需一定的T，p和催化剂点火，加温或催化剂2021/8/17§11.1化学动

3、力学的任务和目的1850年左右Guldberg(古德贝格)，Waage(瓦格)，挪威化学家。总结出只适用于基元反应的质量作用定律。1891年Arrhenius(宏观阶段）三.化学动力学发展简史瑞典化学家(1859--1927)，1903年因他提出了电离理论而获Nobel化学奖2021/8/17§11.1化学动力学的任务和目的1921年Lewis提出简单碰撞理论（过渡阶段）路易斯(GilbertNewtonLewis，1875—1946年)美国化学家。路易斯的成就主要在原子价电子理论和化学热力学方面。2021/8/17§11.1化学动力学的任务和目的1935年E

4、yring等提出过渡态理论(微观阶段）Eyring(1901～1981)美国物理化学家。2021/8/17§11.1化学动力学的任务和目的1960年交叉分子束反应，李远哲等人1986年获诺贝尔化学奖。（近代）1967-1968年间，李远哲自己设计的一台交叉分子束实验装置建立起来，实现了交叉分子束反应。他的导师赫希巴哈看后称赞李远哲是“化学中的莫扎特”。2021/8/17§11.2化学反应速率表示法1.反应速度与速率2.平均速率3.瞬时速率4.反应进度5.转化速率6.反应速率7.绘制动力学曲线2021/8/171.反应速度和速率速度Velocity是矢量，有方向

5、性。速率Rate是标量，无方向性，都是正值。例如:2021/8/172.平均速率它不能确切反映速率的变化情况，只提供了一个平均值，用处不大。2021/8/173.瞬时速率在浓度随时间变化的图上，在时间t时，作交点的切线，就得到t时刻的瞬时速率。显然，反应刚开始，速率大，然后不断减小，体现了反应速率变化的实际情况。2021/8/173.瞬时速率2021/8/174.反应进度（extentofreaction）设反应为：则若反应写为或2021/8/175.转化速率（rateofconversion）对某化学反应的计量方程为：转化速率的定义为：已知2021/8/17

6、6.反应速率（rateofreaction）通常的反应速率都是指定容反应速率，它的定义为：对任何反应：2021/8/177.绘制动力学曲线动力学曲线就是反应中各物质浓度随时间的变化曲线。有了动力学曲线才能在t时刻作切线，求出瞬时速率。(1)化学方法不同时刻取出一定量反应物，设法用骤冷、冲稀、加阻化剂、除去催化剂等方法使反应立即停止，然后进行化学分析。测定不同时刻各物质浓度的方法有：2021/8/177.绘制动力学曲线(2)物理方法用各种物理性质(如旋光度、折射率、电导率、电动势、粘度等)测定或现代谱学仪器(红外、紫外、色谱、质谱、核磁共振谱等)监测与浓度有定量

7、关系的物理量的变化，从而求得浓度变化的方法。物理方法有可能实现原位反应(现场监测、实时监测)。物理方法是物理化学研究人员推崇的方法。2021/8/17§11.3化学反应的速率方程1.速率方程2.基元反应3.质量作用定律4.总包反应5.反应机理6.反应分子数7.反应级数9.准级数反应8.反应的速率系数2021/8/171.速率方程(rateequationofchemicalreaction)速率方程又称为动力学方程。速率方程可表示为微分方程或积分方程。表明反应速率与浓度等参数之间关系的方程是微分方程；表明浓度等参数与时间关系的方程是积分方程。例如：2021/8

8、/172.基元反应（elementar