化学反应动力学(全套课件582P)

§1-1 绪论
一、化学反应动力学的地位和作用 1 物理化学八个主要分支： 量子化学 催化化学 结构化学 胶体与界面化学 化学动力学 电化学 化学热力学( 统计热力学) 光化学 化学动力学是物理化学的主要分支之一。它与量 子化学、结构化学、化学热力学（ 统计热力学 ） 构成了物理化学的主要理论基础，为化学这一中 心科学提供了一系列的原理和方法。
二、化学反应动力学的特点 与平衡态热力学比较，化学反应动力学的特点：
1、考虑时间这个因素（反应速率） 2、涉及化学变化所经由的中间步骤（反应机理）
例如： 在298K及101.3kP下， H2 (g) +1/2O2(g) = H2O(l) Δ rGθ m = -287.19 kJ mol-1
根据热力学第二定律，该反应发生的可能性非常大。
3、态态反应 关于“态” 平动状态： 平动能或平动速度。 转动状态： 转动量子数 J。 振动状态： 振动量子数 V。 电子状态： 如 O2 ：X3∑g-,1Δ g, 1∑g+
X3∑g-：
*+1
*-1
*+1
*-11Δg：源自*+1*-1
*+1
*-1
*+1
*-1
1∑ +， g
*+1
但在上述条件下，实际观察不到H2和O2的任何变化。 如果在反应混合物里加入火化或催化剂（如铂黑），或 者把它们加热到800℃以上，则上述反应能在瞬时完成， 以致于发生爆炸。
三、化学反应动力学的基本任务
1、 研究反应进行的条件——温度、压力、浓 度、介质以及催化剂等对化学反应速率的 影响。 2、揭示化学反应的历程（也叫作机理）。 3、研究物质的结构和反应能力之间的关系。
化学反应动力学
课程属性： 学科基础课 学时/学分：60/3
教 材:
《 Chemical Kinetics and Dynamics 》 J. I. Steinfeld, et al, 1999 ( Prentice Hall )
参考书 ：
1《化学反应动力学原理》（上、下册） 赵学庄编 （高等教育出版社） 2《化学反应动力学》 藏雅茹编（南开大学出版社） 3《化学动力学基础》 韩德刚、高盘良 （北京大学出版社）
溴化氢的合成 总反应：H2 + Br2 = 2 HBr 由以下基元反应所组成： Br2 2 Br Br + H2 HBr + H H + Br2 HBr + Br H + HBr H2 + Br 2 Br Br2 上述5个基元反应构成了溴化氢合成的反应 机理。
根据这一反应机理，可以得出其反应速率与 反应物浓度的关系为：
4《 Fundamentals of Chemical Kinetics 》 S. R. Logan (世界图书出版社)
授课内容：
第一章 动力学基本概念 第二章 复杂反应
第三章 动力学测定
第四章 溶液反应动力学
第五章 催化反应
第六章 势能面与反应途径
第七章 双分子碰撞动态学 第八章 实验化学动态学 第九章 过渡态理论 第十章 单分子反应动力学
同一基元反应中的不同态态反应具有不同的热 力学和动力学性质。 例如： {Δ H: 0 K，kJ/mol } O(3P1) + H2(1Σ +g) OH(2Σ +) + H(2S1/2) Δ H = 380 O (3P1) + H2 ( 1Σ +g) OH (2П ) + H (2S1/2) Δ H = -5 O (1D2) + H2 ( 1Σ +g) OH ( 2Σ +) + H ( 2S1/2 ) Δ H = 200 O (1D2) + H2 (1Σ +g) OH (2П ) + H ( 2S1/2 ) Δ H = 185
又如：
速率常数 (mol cm-3 s-1) k = 7×109 9 k = 1 × 10 HBr(v=0) + Cl k = 2×104 k = 1×10-2
Br (2p3/2) + HCl (V=3) Br (2p3/2) + HCl (V=2) Br (2p3/2) + HCl (V=1) Br (2p3/2) + HCl (V=0)
第十一章 多组元体系动力学：燃烧化学
第十二章 多组元体系动力学：大气化学 预备知识：高等数学，物理化学
第一章 动力学基本概念 （ Basic Concepts of Kinetics ）
§1-1 绪论 §1-2 反应速率的定义 §1-3 反应速率方程与反应级数 §1-4 反应动力学方程 §1-5 反应级数测定法 §1-6 温度对反应速率的影响 §1-7 基元反应的活化能
(反应速率)∝[H2][Br2]1/2╱{1+A[HBr]/[Br2]} 与实验结果一致。
四、化学反应的层次及其关系
1、总包反应 若干种基元反应结合。如：H2 + Br2 = 2 HBr 当总包反应只包含一种基元反应时，称其为 简单反应；反之，则称其为复杂反应。 2、基元反应 一步完成的反应。 如：H + Br2 HBr + Br
*-1
X3∑g-
2S H 1S
1S 1S H 1S H2 H
H
2S 1S
1S 1S H 1S H2 H 1S
1S
1S
1S
H
1S H2
H
1S
态态反应: 利用分子束和激光技术将反应物分子有选择地 激发到特定的某一能态（选态）上，在“单次 碰撞”中一步直接反应，使其转变成具有一定 能态（定态）分布的生成物分子，这种反应过 程叫做“态态反应”。 也即从一个选态的反应物分子一步转变成某一 定态的生成物分子，构成一个“态态反应”。 具有各种不同选态的同一种反应物在相同的反 应条件下反应，生成各种不同定态的同一种生 成物分子，构成许许多多不同的态态反应。
它的最终目的是为了控制化学反应过程, 以满足生产和科学技术的要求。
2 的解释：H2 + Cl2 = 2 HCl (1) H2 + Br2 = 2 HBr (2) H2 + I2 = 2 HI (3) 实验测得，三个反应的速率与反应物的浓 度的函数关系分别为： (反应速率)1∝[H2][Cl2]1/2 (反应速率)2∝[H2][Br2]1/2╱{1+A[HBr]/[Br2]} (反应速率)3∝[H2][I2]