化学动力学(物理化学).ppt

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1、第七章化学动力学ChemistryKinetics物理化学学习要求：掌握反应速率的表示法以及基元反应、反应级数、反应分子数等基本概念。重点掌握具有简单反应级数的速率公式的特点，能从实验数据求反应级数和速率常数。了解几种复合反应的动力学公式及活化能求法。第七章化学动力学引言§7.1反应速率§7.2化学反应速率方程§7.3简单级数的反应§7.4反应级数的确定§7.5温度对反应速率的影响,活化能§7.6典型复合反应催化引言化学热力学研究化学变化的方向和限度或平衡等问题。化学热力学只能预测反应的可能性，但关于反应的速率以及反应的机理则不能回答。例如：热力学只能判断这两个反应都有可能发生。

2、化学热力学的研究对象和局限性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。例如：动力学认为：需一定的T，p和催化剂点火，加温或催化剂化学动力学的研究对象动力学和热力学的关系是相辅相成的。经热力学研究认为是不可能进行的反应，则没有必要再去研究如何提高反应速率的问题了。过程的可能性与条件有关，有时改变条件可使原条件下热力学上不可能的过程成为可能。动力学和热力学的关系§7.1化学反应的反应速率及速率方程速率方程又称动力学方程。它表明了反应速率与浓度等参数之间的关系或浓度等参数与时间的关系。速率方程可表示为微分式

3、或积分式。速度（velocity）是矢量，有方向性。速率（rate）是标量，无方向性，都是正值。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：A的消耗速率Z的生成速率反应速率与消耗速率和生成速率各不同物质的消耗速率或生成速率，与各自的化学计量数的绝对值成正比，即一速两制一10升容器，发生N2+3H2=2NH3反应，在10s内NH3量增大10mol,表示出反应速率。化学反应速率的一般规定及其与速度差别。若方程写作0.5N2+1.5H2=NH3则两种速率数值为？反应速率的测定动力学曲线就是反应中各物质浓度随时间的变化曲线。(1)化学方法不同时刻取出一定量反应物，设法用骤冷

4、、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。反应速率的测定(2)物理方法用各种物理性质测定方法(旋光、折射率、电导率、电动势、粘度等)或现代谱仪(IR、UV-VIS、ESR、NMR、ESCA等)监测与浓度有定量关系的物理量的变化，从而求得浓度变化。物理方法有可能做原位反应。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。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。反应机理反应机理又称为反应历程。同一反应在不同的条件下，可有不同的反

5、应机理。了解反应机理可以掌握反应的内在规律，从而更好的驾驭反应。2.基元反应——简单反应基元反应简称元反应，指反应物分子在碰撞中相互作用直接转化为生成物分子，这种反应称为元反应。仅由一个基元反应组成的反应成为简单反应。例如：3.复杂反应——总包反应（overallreaction）我们通常所写的化学方程式只代表反应的化学计量式，而并不代表反应的真正历程。如果一个化学计量式代表了若干个基元反应的总结果，那这种反应称为复杂反应，也称总包反应或总反应。例如，下列反应为总包反应：在总反应中，连续或同时发生的所有基元反应称为反应机理。4.反应分子数与质量作用定律在基元反应中，实际参加反应的

6、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4.反应分子数与质量作用定律对于基元反应，反应速率与反应物浓度的幂乘积成正比。幂指数就是基元反应方程中各反应物的系数。这就是质量作用定律，它只适用于基元反应。例如：基元反应反应速率r5.反应的速率常数速率方程中的比例系数k称为速率常数，也称反应的速率常数。它的物理意义是当反应物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的数值仅是温度的函数

7、。k的单位随着反应级数的不同而不同。6.反应级数速率方程中各反应物浓度项上的指数称为该反应物的级数；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。复杂化学反应速率方程的一般形式，反应级数各浓度的方次x和y等，分别称为反应组分A和B等的反应分级数，量纲为一。反应总级数n为各组分反应分级数的代数和：n=x+y+…对任何复杂反应：实际可见化学反应与基元反应差别mA+nB=cC+dD反应速率方程：对实际化学反应（复杂反应）反应级数是由实验测