第八章化学反应动力学
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I I M I2 (g) M (3)
复杂反应——总包反应（overall reaction）
我们通常所写的化学方程式只代表反应的化学 计量式，而并不代表反应的真正历程。如果一个化 学计量式代表了若干个基元反应的总结果，那这种 反应称为复杂反应，也称总包反应或总反应。
例如，下列反应 为总包反应：
反应速率（rate of reaction）
2.用单位时间单位体积中反应物的量的减少或产物的量的 增加来表示反应速率。在恒容条件下，反应速率也可 以用单位时间内反应物浓度的减少或产物的浓度的增 加来表示。
对恒容反应： eE Ff gG hH
rE
dcE dt
rF
dcF dt
它们之间有如下关系：
反应速率的测定——绘制动力学曲线2
(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(I源自文库、UVVIS、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。
8.2 化学反应的速率方程
(rate equation of chemical reaction)
8.1 反应速率
速度 Velocity 是矢量，有方向性。
速率 Rate 是标量 ，无方向性，都是正值。
例如:
R P
速度
速率
d[R] 0 dt
d[P] 0 dt
d[R] d[P] 0 dt dt
平均速率
rR
([R]2 [R]1) t2 t1
rp
([P]2 [P]1) t2 t1
rG
dcG dt
rH
dcH dt
rE rF rG rH r
e
f
g
h
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反应速率的测定——绘制动力学曲线1
动力学曲线就是反应中各物质浓度随时间的 变化曲线。有了动力学曲线才能在t时刻作切线， 求出瞬时速率。测定不同时刻各物质浓度的方法 有：
(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。
I I M I2 (g) M (3)
基元反应（elementary reaction）——简单反应
基元反应简称元反应，指反应物分子在碰撞中相互 作用直接转化为生成物分子，这种反应称为元反应。仅 由一个基元反应组成的反应成为简单反应。
例如：以下三个反应均为基元反应。
I2 (g) M I I M (1) H2 (g) I I HI HI (2)
设反应为： R P
t 0 nR (0) nP (0)
t t nR (t) np (t)
nR (t) nR (0) np (t) nP (0)
d dnB B
反应速率（rate of reaction）
1. 用单位时间单位体积内反应进度的变化表示反应 速率。在恒容条件下，反应速率可表示为：
H2 Cl2 2HCl H2 I2 2HI H2 Br2 2HBr
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。
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 更好的驾驭反应。
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,对于不知道 反应机理的非基元反应，其动力学方程只能有实验测定。
例如： 基元反应
反应速率r
I2 (g) M I I M
r 1 d
V dt
( d = dnB ) B
1 dnB /V 1 dcB
B dt
B dt
对恒容反应： eE fF gG hH
r 1 dCE e dt
1 dCF f dt
1 dCG g dt
1 dCH h dt
此定义的优点是无论选用反应体系中何种物质表示反应
速率，其数值都相同，但必须列出计量方程式。
第八章 物理化学电子教案
积分法
微分法
半衰期法
孤立法
一级反应 对峙反应 平行反应 连续反应 链反应
化学动力学的任务和目的
化学热力学的研究对象和局限性
研究化学变化的方向、能达到的最大限度以及
外界条件对平衡的影响。化学热力学只能预测反应
的可能性，但无法预料反应能否发生？反应的速率
如何？反应的机理如何？例如：
1 2
N2
3 2
H2
NH3 (g)
rGm / kJ mol1 16.63
H2
1 2
O2
H2O(l)
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。
化学动力学的任务和目的
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、溶剂和光照等外界因素对反应 速率的影响，把热力学的反应可能性变为现实性。
例如：
动力学认为：
13 2 N2 2 H2
NH3(g)
需一定的T，p和催化剂
H2
1 2
O2
H2O(l)
点火，加温或催化剂
化学动力学的应用
药物在体内的代谢、吸收、分布、排泄等与 化学动力学有关。
•药代动力学
药物的疗效、分解失效、稳定性预测等涉及 化学动力学知识。
•药效动力学
• 研究进展：生物反应机理、工业生产工艺研究 • 研究进展：人工固氮 、人工固碳、光解水
r k1CI2
H2 (g) I I HI HI r k2CH2CI2
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。
例如：
r dx / dt
r k CA
ln
a
a
x
k1t
计量方程——机理方程
计量方程 机理方程
H 2 (g) I2 (g) 2HI (g)
I2 (g) M I I M (1) H2 (g) I I HI HI (2)
它不能确切反映速率的变
化情况，只提供了一个平
均值，用处不大。
瞬时速率
R P
rR
d[R] dt
rp
d[P] dt
在浓度随时间变化的图上，在时间t 时，作交点的切线， 就得到 t 时刻的瞬时速率。显然，反应刚开始，速率大，然后 不断减小，体现了反应速率变化的实际情况。
反应进度（extent of reaction）
复杂反应——总包反应（overall reaction）
我们通常所写的化学方程式只代表反应的化学 计量式，而并不代表反应的真正历程。如果一个化 学计量式代表了若干个基元反应的总结果，那这种 反应称为复杂反应，也称总包反应或总反应。
例如，下列反应 为总包反应：
反应速率（rate of reaction）
2.用单位时间单位体积中反应物的量的减少或产物的量的 增加来表示反应速率。在恒容条件下，反应速率也可 以用单位时间内反应物浓度的减少或产物的浓度的增 加来表示。
对恒容反应： eE Ff gG hH
rE
dcE dt
rF
dcF dt
它们之间有如下关系：
反应速率的测定——绘制动力学曲线2
(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(I源自文库、UVVIS、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。
8.2 化学反应的速率方程
(rate equation of chemical reaction)
8.1 反应速率
速度 Velocity 是矢量，有方向性。
速率 Rate 是标量 ，无方向性，都是正值。
例如:
R P
速度
速率
d[R] 0 dt
d[P] 0 dt
d[R] d[P] 0 dt dt
平均速率
rR
([R]2 [R]1) t2 t1
rp
([P]2 [P]1) t2 t1
rG
dcG dt
rH
dcH dt
rE rF rG rH r
e
f
g
h
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反应速率的测定——绘制动力学曲线1
动力学曲线就是反应中各物质浓度随时间的 变化曲线。有了动力学曲线才能在t时刻作切线， 求出瞬时速率。测定不同时刻各物质浓度的方法 有：
(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。
I I M I2 (g) M (3)
基元反应（elementary reaction）——简单反应
基元反应简称元反应，指反应物分子在碰撞中相互 作用直接转化为生成物分子，这种反应称为元反应。仅 由一个基元反应组成的反应成为简单反应。
例如：以下三个反应均为基元反应。
I2 (g) M I I M (1) H2 (g) I I HI HI (2)
设反应为： R P
t 0 nR (0) nP (0)
t t nR (t) np (t)
nR (t) nR (0) np (t) nP (0)
d dnB B
反应速率（rate of reaction）
1. 用单位时间单位体积内反应进度的变化表示反应 速率。在恒容条件下，反应速率可表示为：
H2 Cl2 2HCl H2 I2 2HI H2 Br2 2HBr
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。
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 更好的驾驭反应。
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,对于不知道 反应机理的非基元反应，其动力学方程只能有实验测定。
例如： 基元反应
反应速率r
I2 (g) M I I M
r 1 d
V dt
( d = dnB ) B
1 dnB /V 1 dcB
B dt
B dt
对恒容反应： eE fF gG hH
r 1 dCE e dt
1 dCF f dt
1 dCG g dt
1 dCH h dt
此定义的优点是无论选用反应体系中何种物质表示反应
速率，其数值都相同，但必须列出计量方程式。
第八章 物理化学电子教案
积分法
微分法
半衰期法
孤立法
一级反应 对峙反应 平行反应 连续反应 链反应
化学动力学的任务和目的
化学热力学的研究对象和局限性
研究化学变化的方向、能达到的最大限度以及
外界条件对平衡的影响。化学热力学只能预测反应
的可能性，但无法预料反应能否发生？反应的速率
如何？反应的机理如何？例如：
1 2
N2
3 2
H2
NH3 (g)
rGm / kJ mol1 16.63
H2
1 2
O2
H2O(l)
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。
化学动力学的任务和目的
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、溶剂和光照等外界因素对反应 速率的影响，把热力学的反应可能性变为现实性。
例如：
动力学认为：
13 2 N2 2 H2
NH3(g)
需一定的T，p和催化剂
H2
1 2
O2
H2O(l)
点火，加温或催化剂
化学动力学的应用
药物在体内的代谢、吸收、分布、排泄等与 化学动力学有关。
•药代动力学
药物的疗效、分解失效、稳定性预测等涉及 化学动力学知识。
•药效动力学
• 研究进展：生物反应机理、工业生产工艺研究 • 研究进展：人工固氮 、人工固碳、光解水
r k1CI2
H2 (g) I I HI HI r k2CH2CI2
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。
例如：
r dx / dt
r k CA
ln
a
a
x
k1t
计量方程——机理方程
计量方程 机理方程
H 2 (g) I2 (g) 2HI (g)
I2 (g) M I I M (1) H2 (g) I I HI HI (2)
它不能确切反映速率的变
化情况，只提供了一个平
均值，用处不大。
瞬时速率
R P
rR
d[R] dt
rp
d[P] dt
在浓度随时间变化的图上，在时间t 时，作交点的切线， 就得到 t 时刻的瞬时速率。显然，反应刚开始，速率大，然后 不断减小，体现了反应速率变化的实际情况。
反应进度（extent of reaction）