物理化学化学动力学PPT课件

双分子反应
C12H O 22 11+H2O → C6H12O6 +C6H12O6
蔗糖
葡糖
果糖
N2O2 +O2 → 2NO2
三分子反应是很少见，大多与NO有关。
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反应机理(Reaction mechanism)
反应机理又称为反应历程。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，在有些情况下， 反应机理还要给出所经历的每一步的立体化学结构图。
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基元反应(Elementary reaction )
基元反应简称元反应，凡分子、原子、离子、自 由基等直接碰撞，一步实现的反应叫基元反应。 如基元反应:
CH3COOC2H5 +OH- → CH3COO- +C2H5OH Cl2 M 2Cl M Cl H2 HCl H H Cl2 HCl Cl 2Cl M Cl2 M
第7部分 化学动力学
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化学动力学的任务和目的 化学反应速率表示法 化学反应的速率方程 具有简单级数的反应 温度对反应速率的影响 链反应 催化反应动力学
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化学动力学的任务和目的 化学热力学的研究对象与局限性 化学动力学的研究对象 化学动力学发展概况
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化学热力学的研究对象与局限性
化学热力学主要研究反应的方向、限度和外界 因素对平衡的影响。解决反应的可能性，即在给 定条件下反应能不能发生，及反应进行的程度。 化学热力学只能预测反应的可能性，但无法预料 反应的速率和反应的机理，例如：
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化学反应的速率方程
速率方程 基元反应 反应分子数 反应机理 质量作用定律 反应级数 反应的速率系数 反应分子数与反应级数的区别
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源自文库
速率方程 (Rate equation of chemical reaction)
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。速率方程分为微分式和积分式。
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反应分子数(Molecularity of reaction)
反应分子数：是指在基元反应过程中参与反应的粒 子(分子、原子、离子、自由基等)的数目。根据反 应分子数可以将化学反应分为单分子反应，双分子 反应，三分子反应，三分子以上的反应目前还未发 现。
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单分子反应
I2 → 2I
CH3COCH3 → C2H4 +CO+H2
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质量作用定律(Law of mass action)
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。
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例如： 基元反应
(1) Cl2 M 2Cl M (2) Cl H2 HCl H (3) H Cl2 HCl Cl (4) 2Cl M Cl2 M
同一反应在不同的条件下，可有不同的反应机理。 了解反应机理可以掌握反应的内在规律，从而更好 的调控反应。
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反应机理的分类
简单反应：一步能够完成的反应叫简单反应，简单 反应由一个基元反应组成。简单反应本身是由一个 基元反应组成，故质量作用定律可直接用于简单反 应。
复杂反应：由两个或两个以上的基元反应组成的反 应，质量作用定律不能直接应用，但质量作用定律 可直接应用于每一基元反应。
程度； 反应级数可以是正数、负数、整数、分数或零， 有的反应无法用简单的数字来表示级数,称为无级数 反应； 反应级数是由实验测定的。
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例如
r k0
零级
r k[A]
一级
r k[A][B]
对A、B各为一级，反应为二级
r k[A][B]/(1[B]1/2 ) 无级数反应
1 2
N2

3 2
H2
NH3(g)
H2

1 2
O2

H2O(l)
需一定的T，p和催化剂
加温或催化剂
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化学动力学发展概况
1850年：人们提出浓度与反应速率的关系。 十九世纪末：范霍夫、阿仑尼乌斯讨论了反 应速率与温度的关系。
目前：动力学的研究已从宏观动力学的研究 进入到态-态反应动力学的研究。
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二十世纪：化学 动力学、催化等 有了新的发展， 特别是许多新技 术如：激光、交 叉分子束、计算 机等用于动力学 的研究。
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化学反应速率表示法 反应速率 反应速率的测定
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反应速率(Rate of reaction)
通常的反应速率都是指定容反应速率，定义为：
r 1 d 1 dnB /V
V dt B dt 1 dcB
4
1
3
2 N2 2 H2 NH3 (g)
H2

1 2
O2
H2O(l)
rGm$ / kJ mol1 16.63 237.19
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。
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化学动力学的研究对象
了解反应速率；讨论各种因素（浓度、压力、温度、 介质 、催化剂等）对反应速率的影响；研究反应机 理、讨论反应中的决速步等，把热力学的反应可能 性变为现实性。例如：
反应速率 r
k1[Cl2 ][M] k2[Cl][H2 ] k3[H][Cl2 ] k4[Cl]2[M]
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反应级数(Order of reaction)
速率方程中各反应物浓度项的指数称为该反应物 的反应级数； 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的影响
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(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。
(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。
B dt
( d 1 dnB ) dt B dt
对任何反应： a A+b B → d D+e E
r 1 dcA 1 dcB 1 dcD 1 dcE a dt b dt d dt e dt
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反应速率的测定
确立一个反应的速率，就必须测定不同时刻的反应 物或产物的浓度，即测定反应中各物质浓度随时间 的变化关系。这需要绘制动力学曲线。测定不同时 刻各物质浓度的方法有：