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。
4《 Fundamentals of Chemical Kinetics 》 S. R. Logan (世界图书出版社)
授课Байду номын сангаас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
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
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。
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]
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：
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
*-1
1Δ
g：
*+1
*-1
*+1
*-1
*+1
*-1
1∑ +， g
*+1
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)
*-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。
(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
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）