第21章基元反应的速率理论PPT课件
合集下载
高中化学选修四2.1-化学反应速率-人教版(共33张PPT)
20
活化络合物理论(过渡态理论)
如 NO2+ CO → [ONOCO] → NO + CO2
+
+
ห้องสมุดไป่ตู้
具有较高的势能Eキ
反应物(始态) 活化配合物 (过渡状态)
生成物 (终态)
（transition state）
2021/9/22
21
化学反应过程中能量变化曲线
2021/9/22
22
化学反应过程中能量
10
Arrhennius Equation
1889, Arrhennius Equation (k与T之间的定量关系)
- Ea
k Ae RT 反应活化能，
单位kJ·mol-1
速率常数
指前因子，是给定反 应的特性常数，量纲
与速率常数相同
自然对数的 底，值为 2.71828
2021/9/22
11
Arrhennius Equation
而不是 v = k c2(NO) c2(H2)
2021/9/22
8
复合反应
实验得：
2NO 2H2 N2 2H2O
k{c(NO)2}·c(H2 )
❖该反应对NO是二级反应，对H2是一级反应。
❖反应机理（反应历程）——组成复合反应的一系 列元反应的步骤。
2NOH2 N2 H2O2
慢
H2 H2O2 2H2O 快
2 dt
dt
3 dt
1 cB B t
平均速率
2021/9/22
2
化学反应速率
对于一般的化学反应：
aA + bB
yY + zZ
dcAdcBdcYdcZ
反应速率课件PPT
总结词
详细描述
化学发光法
总结词
一种通过测量荧光物质发射的荧光光谱来计算反应速率的方法。
详细描述
荧光光谱法利用荧光物质在特定波长光激发下发射荧光，通过测量荧光光谱和强度，计算反应速率。该方法具有高灵敏度和高分辨率，适用于生物分子和药物反应的速率测定。
荧光光谱法
总结词
一种通过测量核自旋磁矩在磁场中的共振频率来计算反应速率的方法。
在生物化学中的应用
THANKS FOR
WATCHING
感谢您的观看
详细描述
三级反应速率方程通常表示为rate = k[C1][C2]，其中rate是反应速率，[C1]和[C2]是两种不同反应物的浓度，k是反应速率常数。该方程表明反应速率与两种不同反应物浓度的乘积成正比，适用于涉及多步骤的复杂化学反应。
总结词
三级反应速率方程
零级反应速率方程
反应速率与反应物浓度无关
反应速率课件
反应速率定义 影响反应速率的因素 反应速率方程 反应速率测定方法 反应速率应用
contents
目 录
01
反应速率定义
反应速率的定义
反应速率是指在一定条件下，反应物转化为生成物的速率，通常用单位时间内反应物或生成物的浓度变化来表示。
反应速率是化学反应动力学的重要参数，它反映了化学反应的快慢程度，对于理解反应机理、预测反应过程、优化反应条件等具有重要意义。
在国际单位制中，反应速率的单位通常为摩尔每升每秒（mol/L·s）或摩尔每升每分钟（mol/L·min）。
另外，也可以使用其他单位，如摩尔每升每小时（mol/L·h）或摩尔每升每小时（mol/L·h）等。
反应速率的单位取决于所选择的反应物或生成物的浓度单位以及时间单位。
详细描述
化学发光法
总结词
一种通过测量荧光物质发射的荧光光谱来计算反应速率的方法。
详细描述
荧光光谱法利用荧光物质在特定波长光激发下发射荧光，通过测量荧光光谱和强度，计算反应速率。该方法具有高灵敏度和高分辨率，适用于生物分子和药物反应的速率测定。
荧光光谱法
总结词
一种通过测量核自旋磁矩在磁场中的共振频率来计算反应速率的方法。
在生物化学中的应用
THANKS FOR
WATCHING
感谢您的观看
详细描述
三级反应速率方程通常表示为rate = k[C1][C2]，其中rate是反应速率，[C1]和[C2]是两种不同反应物的浓度，k是反应速率常数。该方程表明反应速率与两种不同反应物浓度的乘积成正比，适用于涉及多步骤的复杂化学反应。
总结词
三级反应速率方程
零级反应速率方程
反应速率与反应物浓度无关
反应速率课件
反应速率定义 影响反应速率的因素 反应速率方程 反应速率测定方法 反应速率应用
contents
目 录
01
反应速率定义
反应速率的定义
反应速率是指在一定条件下，反应物转化为生成物的速率，通常用单位时间内反应物或生成物的浓度变化来表示。
反应速率是化学反应动力学的重要参数，它反映了化学反应的快慢程度，对于理解反应机理、预测反应过程、优化反应条件等具有重要意义。
在国际单位制中，反应速率的单位通常为摩尔每升每秒（mol/L·s）或摩尔每升每分钟（mol/L·min）。
另外，也可以使用其他单位，如摩尔每升每小时（mol/L·h）或摩尔每升每小时（mol/L·h）等。
反应速率的单位取决于所选择的反应物或生成物的浓度单位以及时间单位。
反应的速率方程基元反应
k c( H 2 ) c( Br2 ) r（H2）＝ c( HBr ) 1 k c( Br2 )
1/ 2
三、速率常数k 速率常数是温度的函数。 反应速率常数 k 是在给定温度下，各反应物浓度 皆为 1 mol· dm－3时的反应速率，因此也称比速常数。 (k 的物理意义是反应物浓度为单位浓度时的反应速度 ) 速率常数的单位与反应级数有关： 零级反应 mol· dm － 3· s－ 1 一级反应 s－ 1 二级反应 dm3· mol－1· s－ 1 n级反应 dm3(n－1)· mol－1(n－1)· s－ 1
第 四 章
化学反应速率
Primary Conception of Chemical Reaction Rate
热力学解决了化学反应的可能性问题, 但化学 反应实际上的发生, 却是动力学研究的范畴. 化学反应的速率, 即是动力学的基础. 自发过 程是否一定进行得很快?源自实际上, 速率相当慢!
实际上, 反应速率相当快!
热力学, 可能性; 动力学, 现实性
热力学只能说明化学反应的方向和限度，由于 化学热力学不涉及反应时间，因此也不能告诉我们 反应进行的快慢，即化学反应速率的大小。 反应速度属于化学动力学范畴，本章主要介绍 化学动力学的最基本知识，着重讨论化学反应速率 及浓度、温度和催化剂对反应速率的影响。
化学反应速率 （6学时）
4－1 反应速率的定义
4－2 反应速率与反应物浓度的关系
4－3 反应机理
4－4 反应物浓度与时间的关系
4－5 反应速率理论简介
4－6 温度对化学反应速率的影响
4－7 催化剂与催化反应简介
4-1 反应速率的定义
化学反应有快有慢, 木材的氧化, 点燃则反应极快; 而 在潮湿空气中的氧化则很慢，的确有快慢之分。 但 要表征这种快慢, 则要有速率的概念. 化学反应速率：一定条件下某化学反应的反应物转 变为生成物的速率。通常用单位时间内反应物浓度 的减少或生成物浓度的增加来表示，习惯取正值。 化学反应速率的单位可为：mol ·dm-3· s-1、 mol ·dm-3 · min-1、 mol ·dm-3· h-1 …。 反应速率分为平均速率和瞬时速率两种表示方法。
化学反应速率基础知识(标准版)ppt资料
② 作图法 分别用C、lnC、 1 C 对t作图，呈现直线关系的，即为所
求反应的级数。
12
2) 活化能
k 与T有关
阿累尼乌斯（Arrhenius）方程：
Ea
k k0e RT
E a —活化能 完成一化学反应，使物质变为活化分子所需的平均能量。
k 0 —指数量系数，又称为频率因子，T→∞时的 k。
上式取自然对数，得到： lnk lnAE(1) RT
= 1 .3 4 1 5 0 m 3.m 1 o .m l 1in 反应完成80%所需时间
t( 1 1) k74m 6 in CA CA 0
11
§1.5 反应级数的确定及反应速率常数式
1）级数
级数的意义：写出其速率式 说明反应机理
级数的确定：① 尝试法
将实验测定的各时间反应产物的浓度代入速率的各种积分式 中，试探其中哪个积分式求出的k不随时间而变化，则该式的级 数就是所求反应的级数。
a A b Bc C dD
b.
示意图如下：
（单位时间内单位表面积上组分转化量）
dC 分别用C、 、 对t作图，呈现直线关系的，A即为所求反应的a级数。b
kC.C 4） D的传递。
A
aA B
d t 因为t=0，
，故
。
阿累尼乌斯（Arrhenius）方程：
用处：确定一定反应时间的浓度或达到一定浓度所需要的时间。
2
1.1. 2 多相反应
A
1 S
dGA dt
S—反应表面积 注意：界面面积≠几何表面积
（单位时间内单位表面积上组分转化量）
或
A
1
dGA dt
（单位时间内单位重量的组分变化速度）
求反应的级数。
12
2) 活化能
k 与T有关
阿累尼乌斯（Arrhenius）方程：
Ea
k k0e RT
E a —活化能 完成一化学反应，使物质变为活化分子所需的平均能量。
k 0 —指数量系数，又称为频率因子，T→∞时的 k。
上式取自然对数，得到： lnk lnAE(1) RT
= 1 .3 4 1 5 0 m 3.m 1 o .m l 1in 反应完成80%所需时间
t( 1 1) k74m 6 in CA CA 0
11
§1.5 反应级数的确定及反应速率常数式
1）级数
级数的意义：写出其速率式 说明反应机理
级数的确定：① 尝试法
将实验测定的各时间反应产物的浓度代入速率的各种积分式 中，试探其中哪个积分式求出的k不随时间而变化，则该式的级 数就是所求反应的级数。
a A b Bc C dD
b.
示意图如下：
（单位时间内单位表面积上组分转化量）
dC 分别用C、 、 对t作图，呈现直线关系的，A即为所求反应的a级数。b
kC.C 4） D的传递。
A
aA B
d t 因为t=0，
，故
。
阿累尼乌斯（Arrhenius）方程：
用处：确定一定反应时间的浓度或达到一定浓度所需要的时间。
2
1.1. 2 多相反应
A
1 S
dGA dt
S—反应表面积 注意：界面面积≠几何表面积
（单位时间内单位表面积上组分转化量）
或
A
1
dGA dt
（单位时间内单位重量的组分变化速度）
反应速率理论简介.ppt
§11.8 反应速率理论简介
• 8.1 碰撞理论
（2）速率方程
v
dCA dt
(rA
rB )2
8 kBT
e
Ec
/
RT
C
ACBLeabharlann 碰撞数ZAB：单位时间、单位体积中 分子A与BC的碰撞次数
将碰撞理论得出的速率常数的表达 式与阿伦尼乌斯方程进行比较，一 方面可以检验理论的正确性，另一 方面还可以解释阿伦尼乌斯方程中 Ea与A的物理意义
z e Ec / RT AB
q eEc / RT
A zAB
Ea Ec
§11.8 反应速率理论简介
• 8.2 过渡状态理论
理论要点：
★反应物分子必须首先形成活化络 合物A…B…C，它表示旧键开始松弛和 新键正在形成过程，相当于反应过程 中能量变化的最高点的分子构型
★活化络合物可能分解为原始反应物， 并迅速达成平衡，也可能分解为产物
（2）催化作用分类
按催化剂对反应速率的影响分类：正催化作用、负催化作用、自动催 化作用
按催化剂与反应系统的相态分类：均相催化作用、多相催化作用
9.2 催化作用的基本特征
★催化剂参与催化反应，但反应终了时，催化剂的化学性质和数量都不变 ★催化剂只能缩短达到平衡的时间，而不能改变平衡状态 ★催化剂不改变反应系统的始态、终态，也不会改变反应热 ★催化剂对反应的加速作用具有选择性
§11.8 反应速率理论简介
• 8.1 碰撞理论
（1）理论要点
★分子A与分子BC要实现基元反应 A+BC→AB+C，它们首先必须相互碰 撞，有效的碰撞即发生反应
★分子A与分子BC在两个分子中心 连线方向上的相对平动能必须超过 一定的阈值εc，称为阈能
化学反应速率优秀课件人教版
化学反应速率优秀课件人教版（优秀 课件） 化学反应速率优秀课件人教版（优秀 课件）
化学反应速率优秀课件人教版（优秀 课件） 化学反应速率优秀课件人教版（优秀 课件）
空白演示
单击输入您的封面副标题
化学反应速率优秀课件人教版（优秀 课件） 化学反应速率优秀课件人教版（优秀 课件）
化学反应速率优秀课件人教版（优秀 课件） 化学反应速率优秀课件人教版（优秀 课件）
化学反应速率优秀课件人教版（优秀 课件） 化学反应速率优秀课件人教版（优秀 课件）
化学反应速率优秀课件人教版（优秀 课件） 化学反应速率优秀课件人教版（优秀 课件）
化学反应速率优秀课件人教版（优秀 课件） 化学反应速率优秀课件人教版（优秀 课件）
化学反应速率优秀课件人教版（优秀 课件） 化学反应速率优秀课件人教版（优秀 课件）
化学反应速率优秀课件人教版（优秀 课件） 化学反应速率优秀课件人教版（优秀 课件）
化学反应速率优秀课件人教版（优秀 课件） 化学反应速率优秀课件人教版（优秀 课件）
化学反应速率优秀课件人教版（优秀 课件） 化学反应速率优秀课件人教版（优秀 课件）
化学反应速率优秀课件人教版（优秀 课件） 化学反应速率优秀课件人教版（优秀 课件）
化学反应速率优秀课件人教版（优秀 课件） 化学反应速率优秀课件人教版（优秀 课件）
化学反应速率优秀课件人教版（优秀 课件） 化学反应速率优秀课件人教版（优秀 课件）
化学反应速率优秀课件人教版（优秀 课件） 化学反应速率优秀课件人教版（优秀 课件）
化学反应速率优秀课件人教版（优秀 课件） 化学反应应速率优秀课件人教版（优秀 课件） 化学反应速率优秀课件人教版（优秀 课件）
化学反应速率优秀课件人教版（优秀 课件） 化学反应速率优秀课件人教版（优秀 课件）
化学反应速率正稿优秀课件
2.1 化学反应速率及其表示方法
2.1.1传统定间内某化学反应的 反应物转变为生成物的速率。
对于均匀体系的恒容（V不变）反应，习惯用单位时间内 反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示，而且习惯取正 值。浓度单位通常用mol·L-1，时间单位视反应快慢，可分别 用秒(s)、分(min)或小时(h)等表示。这样，化学反应速率的 单位可为mol·L-1·s-1、mol·L-1·min-1、mol·L-1·h-1。
注意：
如：已知反应
N2O5 ＝ 2NO2 + 1/2 O2
( N 2 O 5 ) c N 2 N O 2 5 O 5 t 1 . 9 1 1 2 5 . 1 1 0 . 5 1 2 m 0 · l 1 · s o 1 ( N 2 ) O c N N 2 2 t O O 0 . 2 3 1 0 1 0 . 5 1 2 m 0 · l 1 · s o 1 l ( O 2 ) c O O 2 2 t 0 ( 1 . 0 2 ) 1 7 0 0 1 5 . 5 1 2 m 0· l 1 · o s 1l
CO(g) + NO(g) == CO2 (g) + ½ N2 (g)
r Gmθ = –344 kJmol1
K θ = 1. 9 1060
化学热力学是研究反应的可能性，化学动力学是解决如何 把可能性变为现实性，这是研究化学反应过程中相辅相成的两 个方面。化学动力学研究的意义在于其实用性。化学反应速率 的大小主要决定于反应物的化学性质，但也受浓度、温度、压 力及催化剂诸因素的影响。
( N 2 ) O c N N 2 2 O t O 0 . 4 3 1 0 7 0 . 5 1 3 m 0 · l 1 · o s 1l
( O 2 ) O c 2 O 2 t 0 . 0 1 1 7 0 0 7 5 . 5 1 3 m 0· l 1 o · s 1 l
化学反应速率PPT课件
第二节 影响反应速率的因素
(二) 反应级数 (1) 定义: 反应速率方程式中各反应物浓度的指数之和. 例：基元反应：aA+bB = dD+eE ，速率方程式为V = k CAa CBb，则反应级数为n = a + b
SO2Cl2= SO2+Cl2 v = kCSO2Cl2（一级反应） NO2+CO= NO+CO2 v = kCNO2CCO（二级反应）
基元反应的反应级数和反应分子数相等。
第二节 影响反应速率的因素
例：非基元反应，
2N2O →2N2 + O2 2H2O2 →2H2O + O2 H2 +Cl2 →2HCl
v = k CN2O0= k v = k CH2O2 v = k CH2 CCl21/2
n=0 n=1 n = 3/2
H2 +I2 →2HI
v ( NO2 )
C NO2 t
0.30 3 103 mol L1 S 1 100
v (O2 )
CO2 t
0.075 0.75 103 mol L1 S 1 100
v ( N 2O5 ) : v ( NO2 ) : v (O2 )＝2 : 4 : 1
化学反应速率
教学要求
掌握： 化学反应速率、速率方程、速率常数、反应级数、基 元反应、复杂反应、反应分子数等概念。 浓度、温度、催化剂对反应速率的影响。 反应速率理论。
熟悉： 活化分子、活化能的概念及其与反应速率的关系。
了解： 一级反应、半衰期 Arrhenius公式的有关计算
第一节 反应速率的表示方法
应
第二节 影响反应速率的因素
请选择：对于零级反应，正确的是
反应速率课件PPT
化反应过程优化
通过研究反应速率，化学工程师可以优化反应条件，提高产物的产量和纯度，降低能耗和减少副反应。
化学工业
细胞代谢
细胞内的代谢过程是由一系列酶促反应构成的，反应速率的研究有助于了解细胞代谢的规律和调控机制。
酶促反应
酶促反应是生物体内重要的化学反应，研究反应速率对于了解酶的特性和作用机制具有重要意义。
习题2：在某一温度下，反应2A(g) → B(g) + C(g)的反应速率常数为k，求该温度下反应3A(g) → B(g) + 2C(g)的速率常数k'。
已知该反应的反应热ΔH = -114kJ/mol，ΔS = -142J/(mol·K)，求该反应的速率常数k。
习题1：计算下列反应在298K时的反应速率常数k值
生态系统的物质循环
通过研究污染物的反应速率，可以监测污染物的变化情况，为环境污染的治理提供科学依据。
环境污染的监测与治理
环境科学
05
反应速率研究进展
利用高精度传感器和实时监测设备，对反应过程中的物质浓度、温度、压力等参数进行实时监测，提高实验数据的准确性和可靠性。
实时监测技术
利用计算机模拟软件，对化学反应过程进行模拟和预测，有助于深入理解反应机理和优化反应条件。
适用范围
过渡态理论适用于各种类型的化学反应，包括气态、液态、固态和溶液中的反应。
过渡态理论
总结词
速率理论是反应速率的宏观描述，它基于实验数据和经验规律来描述反应速率与反应条件的关系。
适用范围
速率理论适用于各种类型的化学反应，包括气态、液态、固态和溶液中的反应。
速率理论的发展
随着计算机技术的发展，速率理论的计算方法不断完善，可以通过计算机模拟来预测反应速率。同时，随着实验数据的积累，速率理论的模型也在不断更新和完善。
通过研究反应速率，化学工程师可以优化反应条件，提高产物的产量和纯度，降低能耗和减少副反应。
化学工业
细胞代谢
细胞内的代谢过程是由一系列酶促反应构成的，反应速率的研究有助于了解细胞代谢的规律和调控机制。
酶促反应
酶促反应是生物体内重要的化学反应，研究反应速率对于了解酶的特性和作用机制具有重要意义。
习题2：在某一温度下，反应2A(g) → B(g) + C(g)的反应速率常数为k，求该温度下反应3A(g) → B(g) + 2C(g)的速率常数k'。
已知该反应的反应热ΔH = -114kJ/mol，ΔS = -142J/(mol·K)，求该反应的速率常数k。
习题1：计算下列反应在298K时的反应速率常数k值
生态系统的物质循环
通过研究污染物的反应速率，可以监测污染物的变化情况，为环境污染的治理提供科学依据。
环境污染的监测与治理
环境科学
05
反应速率研究进展
利用高精度传感器和实时监测设备，对反应过程中的物质浓度、温度、压力等参数进行实时监测，提高实验数据的准确性和可靠性。
实时监测技术
利用计算机模拟软件，对化学反应过程进行模拟和预测，有助于深入理解反应机理和优化反应条件。
适用范围
过渡态理论适用于各种类型的化学反应，包括气态、液态、固态和溶液中的反应。
过渡态理论
总结词
速率理论是反应速率的宏观描述，它基于实验数据和经验规律来描述反应速率与反应条件的关系。
适用范围
速率理论适用于各种类型的化学反应，包括气态、液态、固态和溶液中的反应。
速率理论的发展
随着计算机技术的发展，速率理论的计算方法不断完善，可以通过计算机模拟来预测反应速率。同时，随着实验数据的积累，速率理论的模型也在不断更新和完善。
2.1 化学反应速率 课件-高二上学期人教版(2019)化学选择性必修1
2、温度对化学反应速率的影响：
①规律：当其他条件不变时，升高温度，反应速率加快；反之，反应速率减慢。
②理论解释：
影响
单位体积内
外因
分子总数
升高温度
不变
有效碰撞次数
化学反应速率
活化分子数
增加
增加
加快
3、压强对化学反应速率的影响：
①规律：当其他条件不变时，对于有气体参加的反应，增大压强(减少容器的容积)相
v=k cm(A) cn(B)
基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞！
分子无规则高速运动
彼此碰撞（每秒约1028次）
不发生反应
无效碰撞
发生反应
有效碰撞
力量不够
取向不好
好球！有效碰撞
（二）简单碰撞理论：
①反应物分子是活化分子。
条
有效碰撞：能够引发化学反应的碰撞。
件 ②发生合适取向的碰撞。
活化分子：能量较高、能够发生有效碰撞的分子。
活化能：活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差。
能
量
活化能
活化分子
正反应的活化能
活化分子变成生成
物分子放出的能量
逆反应的活化能
E1
E2
反应物
反应热 = E1 - E2
反应热
生成物
反应过程
化学反应的过程
meiyangyang8602
活化分子
活化分子
第一节
化学反应速率
三、活化能
（一）基元反应：由反应物分子直接碰撞发生相互作用一步生成生成物分子的反应
基元反应过程中没有中间产物
非基元反应：由两个或两个以上的基元反应组合而成的复杂反应。
大学课件：物理化学III-基元反应的速率理论(ppt 58)
1
2021/6/26
复旦大学化学系
31
本小节课后习题
21 - 6，10
2021/6/26
复旦大学化学系
32
§ 21-3 单分子反应理论
(一) 单分子反应的定义 只有一个反应物分子进行化学变化的基元反应 A P （区别于一级反应） A* P （严格意义上是活化的分子A*的反应） 实验现象：高反应物浓度 一级反应的特点 低反应物浓度 二级反应的特点 问 题：反应所需要的高活化能的来源 ？ 为何有一级反应的特点 ？ （如果能量来源于双分子的碰撞）
排斥型
反应起动势垒较高的类型
复旦大学化学系
20
2021/6/26
能种类的要求
二种不同类 型的势能面
复旦大学化学系
21
分子质量对能量配分的影响
不同质量关系的二
二种势能面上的理论计算的结果 个简单模型示意图
2021/6/26
复旦大学化学系
22
(二) 过渡态理论
基元反应
A + BC AB + C
15
§ 21-2 反应速率的过渡态理论
(一) 反应的势能面
双原子体系 A + B AB De = D0 + 零点能 D0 双原子分子的解离能 De 分子的平衡（电子）解离能
2021/6/26
复旦大学化学系
16
三原子体系 A + BC AB + C
R (rAB = , rBC = rBCo) 反应物 P (rAB = rABo, rBC = ) 产物 D (rAB = rBC = ) 三个孤立原子
2021/6/26
复旦大学化学系
9
反应速率 r = ZABq/N = ZABexp(- Ec/RT)/N [例] Ec = 186.2 kJ/mol T = 300 K q = 3.7 10–33 T = 400 K q = 4.8 10–25
2021/6/26
复旦大学化学系
31
本小节课后习题
21 - 6，10
2021/6/26
复旦大学化学系
32
§ 21-3 单分子反应理论
(一) 单分子反应的定义 只有一个反应物分子进行化学变化的基元反应 A P （区别于一级反应） A* P （严格意义上是活化的分子A*的反应） 实验现象：高反应物浓度 一级反应的特点 低反应物浓度 二级反应的特点 问 题：反应所需要的高活化能的来源 ？ 为何有一级反应的特点 ？ （如果能量来源于双分子的碰撞）
排斥型
反应起动势垒较高的类型
复旦大学化学系
20
2021/6/26
能种类的要求
二种不同类 型的势能面
复旦大学化学系
21
分子质量对能量配分的影响
不同质量关系的二
二种势能面上的理论计算的结果 个简单模型示意图
2021/6/26
复旦大学化学系
22
(二) 过渡态理论
基元反应
A + BC AB + C
15
§ 21-2 反应速率的过渡态理论
(一) 反应的势能面
双原子体系 A + B AB De = D0 + 零点能 D0 双原子分子的解离能 De 分子的平衡（电子）解离能
2021/6/26
复旦大学化学系
16
三原子体系 A + BC AB + C
R (rAB = , rBC = rBCo) 反应物 P (rAB = rABo, rBC = ) 产物 D (rAB = rBC = ) 三个孤立原子
2021/6/26
复旦大学化学系
9
反应速率 r = ZABq/N = ZABexp(- Ec/RT)/N [例] Ec = 186.2 kJ/mol T = 300 K q = 3.7 10–33 T = 400 K q = 4.8 10–25
基元反应速率方程
基元反应速率方程
基元反应速率方程是描述基元反应速率的数学表达式。
基元反应是指只涉及一个分子或离子的反应，其速率方程可以用以下公式表示：
r = k[A]^m[B]^n
其中，r表示反应速率，k为速率常数，[A]和[B]分别表示反应物A和B的浓度，m和n为反应物A和B的反应级数。
基元反应速率方程的推导过程是基于碰撞理论和反应动力学的。
碰撞理论认为，反应速率与反应物分子之间的碰撞频率有关，而反应动力学则研究反应速率与反应物分子之间的相对速度和碰撞方向的关系。
基元反应速率方程的应用范围很广，可以用于描述各种基元反应的速率，例如氧化反应、还原反应、酸碱中和反应等。
此外，基元反应速率方程还可以用于预测反应速率的变化趋势，以及优化反应条件，提高反应效率。
在实际应用中，基元反应速率方程的求解需要考虑多种因素，例如反应物浓度、温度、压力、催化剂等。
这些因素的变化都会对反应速率产生影响，因此需要通过实验研究来确定速率常数和反应级数的值。
总之，基元反应速率方程是描述基元反应速率的重要数学工具，对于理解和掌握化学反应动力学有着重要的意义。
在实际应用中，需要结合实验数据和理论模型进行分析和求解，以便更好地优化反应条件，提高反应效率。
基础化学课件PPT 化学反应速率共45页
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
基础化学课件PPT 化学反应速率
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
基础化学课件PPT 化学反应速率
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
反应速率理论简介优品ppt资料
)1/2
式中 MAMB
MA MB
NA[A]L NB[B]L
V
V
当体系中只有一种A分子，两个A分子
互碰的相对速度为： ur (28M RA T)1/2
每次碰撞需要两个A分子，为防止重复 计算，在碰撞频率中除以2，所以两个A分 子互碰频率为：
ZAA22dA 2A(N VA)2(8M RTA)1/2
2dA 2A(NVA)2(RM TA)1/22dA 2AL2(RM TA)1/2[A]2
反应阈能又称为反应临界能。
大的原子团，由于位阻效应，减少了这个键与 其它分子相撞的机会等等。
碰撞理论优缺点 优点： 碰撞理论为我们描述了一幅虽然粗 糙但十分明确的反应图像，在反应速率理论的 发展中起了很大作用。
对阿仑尼乌斯公式中的指数项、指前因子和阈 能都提出了较明确的物理意义，认为指数项相当于 有效碰撞分数，指前因子A相当于碰撞频率。
过渡态理论是1935年由艾林(Eyring)和波兰尼（Polany)等人在统计热力学和量子力学的基础上提出来的。 碰撞理论计算速率系数的公式： Ec值与温度无关，实验尚无法测定，而是从实验活化能Ea计算。
(2)有的分子从相撞到反应中间有一个能量传 过渡态理论是1935年由艾林(Eyring)和波兰尼（Polany)等人在统计热力学和量子力学的基础上提出来的。
它解释了一部分实验事实，理论所计算的 速率系数k值与较简单的反应的实验值相符。
缺点：但模型过于简单，所以要引入概率因子， 且概率因子的值很难具体计算。阈能还必须从实 验活化能求得，所以碰撞理论还是半经验的。
过渡态理论
过渡态理论是1935年由艾林(Eyring)和波兰 尼（Polany)等人在统计热力学和量子力学的 基础上提出来的。
基元反应、反应速率方程
k1、k2、k3: 各基元反应的速率常数; k 总:为总包反应的速率常数。
二. 反应速率常数和反应级数
总包反应的速率方程应由实验确定, 其形式各不相同。例 如:
(1) H2+I22HI
rkcH2cI2
(2) H2+Br22HBr (3) H2+Cl22HCl
r kc H 2 c Br 2 1 k' c HBr c Br 2
r kcH2 cC2l
反应(1)和(3)的速率方程的比例常数k称为反应速率常数 (reaction-rate constant)或比反应速率(specific reaction rate), 简称速率常数或比速率。
二. 反应速率常数和反应级数
速率方程中, 各反应物浓度幂中的指数, 称为该反应物的 级数; 所有反应物的级数之和, 称为该反应的总级数或反应级 数(order of reaction)。
是负数或零; 有些反应也可能无级数可言; (2) 反应级数与反应分子数不同; (3) 由于其他与反应速率有关的反应物浓度保持恒定(或近似恒
定), 而使反应速率只与某一反应物的浓度成正比的一级反 应 , 又 称 为 假 一 级 反 应 或 准 一 级 反 应 (pseudo first-order reaction); 例如蔗糖水解反应即可视为准一级反应：
第二、三节 基元反应、反应速率方程
第二节 基元反应
一. 计量方程与机理方程
计量方程: 只表示反应前后的物料平衡关系。例如:
2O33O2
机理方程: 表示实际反应过程(反应历程)的方程。 例如上述反应经历了两个步骤:
(1) O3
O2+O
(2) O+O3
2O2
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
复旦大学化学系
13
物理化学 III
第二十一章基元反应的速率理论
结论
➢ 空间因子P = 10–4 101 ➢ 空间因子P < 1的原因主要归之为空间方位取向不利
所致（复杂分子并非球形） ➢ 空间因子P 实际上包括了由于碰撞理论的假设所引起
的所有误差
02.12.2020
复旦大学化学系
14
物理化学 III
有效碰撞
02.12.2020
复旦大学化学系
8
物理化学 III
第二十一章基元反应的速率理论
反应截面 r
c
br = dAB(1- c/r)1/2
r= br2 = dAB2(1- c/r)
有效碰撞数的计算
能量在r’与r’+dr’之间的碰撞分数(Boltzmann分布) q(r’)dr’ = (1/kBT)exp(-r’/kBT)dr’ 能量大于c的碰撞分数 q = q(r’)dr’ = (1/kBT)exp(-r’/kBT)dr’
02.12.2020
复旦大学化学系
2
物理化学 III
第二十一章基元反应的速率理论
§ 21-1 双分子反应的简单碰撞理论
(一) 理论假设 分子为无结构的硬球 分子间发生碰撞才能反应 ( 反应速率正比于单位时间单位体积内分子间的碰 撞次数 )
02.12.2020
复旦大学化学系
3
物理化学 III
第二十一章基元反应的速率理论
k = BT1/2exp(-Ea+0.5RT)/RT
指前因子 A = dAB2N(8RTe/)1/2
可直接根据碰撞理论进行计算 A的计算值与实验值不符合, 用空间因子P来校正 ❖ 空间因子P = A实验/A理论
02.12.2020
复旦大学化学系
12
物理化学 III
第二十一章基元反应的速率理论
02.12.2020
结论
➢ 有效碰撞的比例很小 ➢ 温度对反应速度的影响
02.12.2020
复旦大学化学系
10
物理化学 III
第二十一章基元反应的速率理论
(三) 反应碰撞模型与实验结果比较
问题： Ec 值无法直接计算 r = - d[A]/dt = k[A][B] = (ZAB/N)q
= dAB2(8RT/ )1/2N exp(-Ec/RT)[A][B]
= - exp(-r’/kBT) (c ) = exp(-c/kBT) = exp(-Ec/RT)
02.12.2020
复旦大学化学系
9
物理化学 III
第二十一章基元反应的速率理论
反应速率 r = ZABq/N = ZABexp(- Ec/RT)/N [例] Ec = 186.2 kJ/mol T = 300 K q = 3.7 10–33 T = 400 K q = 4.8 10–25
02.12.2020
复旦大学化学系
7
物理化学 III
第二十一章基元反应的速率理论
分子 A、B，间距 b，相对速度 vr
vr
A
b
B
推导
A 分子与 B 碰撞的能量在连线方向的分量
r’ = 0.5vr2cos2 = 0.5vr2(1 - sin2) = 0.5vr2(1 - b2/dAB2) = r(1 - b2/dAB2) c
推导
分子 A、B，直径 dA、dB，质量 mA、mB
B
B
A
B
B
B
假定 B 不动，一A分子与 B 碰撞，单位时间碰撞次数为
ZAB’ = dAB2 <vA> NB/V dAB2 <vAB> NB/V 平均相对速度<vAB> = (<vA>2 + <vB>2)1/2 平均速度 <v> = (8RT/M)1/2
物理化学 III
第二十一章基元反应的速率理论
物理化学
02.12.2020
1
物理化学 III
第二十一章基元反应的速率理论
第二十一章 基元反应的速率理论
第 19-20 章 反应的宏观现象
建立速率理论
利用分子的基本性质 预测反应的速率常数
第 21 章 反应的微观表现
碰撞理论 （气体运动论） 过渡态理论 （统计力学与量子力学）
= k2[A][B]
k2 = dAB2(8RT/ )1/2N
与实验值相比，理论计算值 >> 实验值 （因为并非每一次碰撞都产生反应）
用有效碰撞数q来校正
02.12.2020
复旦大学化学系6来自物理化学 III第二十一章基元反应的速率理论
(二) 反应硬球碰撞理论 对硬球碰撞理论的校正 分子间的有效碰撞才能反应 (碰撞在分子连线方向的能量超过一定值为有效碰撞)
dAB = 1/2(dA + dB)
02.12.2020
复旦大学化学系
4
物理化学 III
第二十一章基元反应的速率理论
平均相对速度<vAB> = (8RT/ )1/2 = MAMB/(MA + MB)
单位时间A 与 B碰撞总的次数为 ZAB = dAB2 <vAB> (NB/V)(NA/V)
= dAB2(8RT/)1/2N2[A][B]
第二十一章基元反应的速率理论
本小节课后习题
21 - 1，3，4
02.12.2020
复旦大学化学系
15
物理化学 III
第二十一章基元反应的速率理论
§ 21-2 反应速率的过渡态理论
(一) 反应的势能面
双原子体系 A + B AB De = D0 + 零点能 D0 双原子分子的解离能 De 分子的平衡（电子）解离能
k = BT1/2exp(-Ec/RT) dlnk/dT = 1/2T + Ec/RT2 k = A exp(-Ea/RT) dlnk/dT = Ea/RT2 Ea = Ec + 0.5RT
Ea与Ec在数值上接近，在概念上不同
02.12.2020
复旦大学化学系
11
物理化学 III
第二十一章基元反应的速率理论
同一分子
ZAA = (0.5)1/2dA2(8RT/MA)1/2N2[A]2
02.12.2020
复旦大学化学系
5
物理化学 III
第二十一章基元反应的速率理论
求反应速率常数
ZAB = - d(NA/V)/dt = - Nd[A]/dt = NrA
rA = ZAB/N = dAB2( 8RT/ )1/2N[A][B]
02.12.2020
复旦大学化学系
16
物理化学 III
第二十一章基元反应的速率理论
三原子体系 A + BC AB + C
R (rAB = , rBC = rBCo) 反应物 P (rAB = rABo, rBC = ) 产物 D (rAB = rBC = ) 三个孤立原子
02.12.2020