化学动力学1PPT课件

化学动力学的研究对象
2、揭示反应历程，并研究物质结构与反应能力之间的关系 所谓反应历程就是反应按什么途径，经那些步骤才转
化为最终产物。选择适当的反应途径，可使热力学预期的 可能性变为现实；由反应历程可知反应过程中旧键的破坏 和新键的形成方式，了解物质结构和反应能力的关系。
例如：
动力学认为：
13 2 N2 2 H2
t t nR (t) np (t)
nR (t) nR (0) np (t) nP (0)
d dnB B
转化速率的定义：
单位时间内发生的反应进度。
d 1 dnB dt B dt
对于非依时计量学反应，转化速率的数值与用来 表示速率的物质B的选择无关，但与化学计量式 的写法有关，故应用此量时必须指明化学反应方 程式。
反应分级数的代数和：n=nA+nB+…
反应级数(order of reaction)
反应级数的大小表示浓度对反应速率的影响程 度，级数越大，则反应速率受浓度影响越大。
基元反应可以直接应用质量作用定律。根据反 应数的定义，单分子反应即为一级反应，双分子反 应即为二级反应，三分子反应即为三级反应。只有 这三种情况。
通常的反应速率都是指定容反应速率，它的定义为：
单位时间单位体积内化学反应的反应进度
v 1 d 1 dnB /V 1 dcB
V dt B dt
B dt
对任何反应： AA BB YY ZZ
A的消耗速率 vA dcA / dt
Z的生成速率 vZ dcZ / dt
反应速率与消耗速率和生成速率
依时计量学反应：存在中间产物，并且随着反应 的进行逐渐增加，不符合总的计量式。
非依时计量学反应：若某反应不存在中间物，或 虽有中间物，但其浓度甚微可忽略不计，此类反 应将在整个反应过程均复合一定的计量式。
反应进度（extent of reaction）
设反应为： R P
t 0 nR (0) nP (0)
1 dcA 1 dcB 1 dcY 1 dcZ A dt B dt Y dt Z dt
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
v A = B =Y =Z A B Y Z
2.基元反应和非基元反应
在化学反应过程中，反应物分子一般总是经过若干 个简单的反应步骤，才最后转化为产物分子的。每一个 简单的反应步骤就是基元反应(elementary reaction)。
热力学只能判断这两个反应都有可能发生。
化学动力学的研究对象
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。
综上述，化学动力学的基本任务： 1、研究反应速率
即研究各种因素（c、T、p、介质、催化剂等）对反
应速率的影响，提供给人们选择反应的条件，掌握并控制 反应的手段，使反应按期望的速率进行。
NH3(g)Leabharlann Baidu
需一定的T，p和催化剂
H2
1 2
O2
H2O(l)
点火，加温或催化剂
动力学和热力学的关系
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可能的，但实际进行时反应速 率太小，则可以通过动力学研究，降低其反应阻力， 缩短达到平衡的时间。 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。
§11.1 化学反应的反应速率及速率方程
速度（velocity）是矢量，有方向性。 速率（rate）是标量 ，无方向性，都是正值。
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或积分式。
1.反应速率的定义
对某化学反应的计量方程为： 0 BB B
化学反应方程，除非特别注明，一般都属于化 学计量方程，而不代表基元反应。例如合成氨反应
N2 3H2 2NH3 就是化学计量方程。
3.基元反应的速率方程——质量作用定律，反应分子数
在基元反应中，实际参加反应的分子数目称为
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。
物理化学
第十一章 化学动力学
Chemistry Kinetics
引言
化学热力学的研究对象和局限性
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：
1 2
N2
3 2
H2
NH3 (g)
H2
1 2
O2
H2O(l)
rGm / kJ mol1 16.63 237.19
反应分子数只可能是简单的正整数1，2或3。
基元反应
反应分子数
A P
单分子反应
A B P
双分子反应
2A B P
三分子反应
质量作用定律
基元反应的速率与各反应物浓度的幂乘积成正比， 其中各浓度的方次为反应方程中相应组分的分子个数。 这就是质量作用定律。
dcA dt
kcAa cBb
速率方程中的比例常数k叫做反应速率常数。
① I2 M0 I I M0 ② H2+I I HI HI ③ I I M0 I2 M0
每个步骤均为一基元反应，总反应为非基元反应。
反应机理 所谓一个反应的反应机理(或反应历程) 一般是指该反应进行过程中所涉及的所有基元反应。
基元反应为组成一切化学反应的基本单元。所 谓反应机理（或反应历程）一般是指该反应是由哪 些基元反应组成的。
非基元反应不仅有一级、二级、三级反应，还 可以有零级、分数级如1/2级、3/2级等反应，甚至速 率方程中还会出现反应产物的浓度项。
5.用气体组分的分压表示的速率方程
设反应为： A 产物
A的消耗速率
基于分压A的 消耗速率
dcA dt
为一定值，与浓度无关。质量作用定律只适用于基
元反应。 k 的单位随着反应级数的不同而不同。
(mol·m-3)1-n·s-1
4.化学反应速率方程的一般形式，反应级数
对任何反应： AA BB YY ZZ
A
dcA dt
kcAnA
c nB B
各浓度的方次nA和nB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