第七章 化学动力学精选文档.ppt
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1、第七章 化学动力学本讲稿第一页,共五十二页第七章第七章 化学动力学化学动力学7-17-1化学动力学的任务和目的化学动力学的任务和目的7-27-2化学反应速率表示法化学反应速率表示法7-37-3化学反应的速率方程化学反应的速率方程7-47-4具有简单级数的反应具有简单级数的反应7-57-5几种典型的复杂反应几种典型的复杂反应7-67-6温度对反应速率的影响温度对反应速率的影响7-77-7关于活化能;关于活化能;7-87-8链反应链反应7-97-9碰撞理论碰撞理论7-107-10过渡状态理论过渡状态理论本讲稿第二页,共五十二页7.1 化学动力学的任务和目的aA+bB=yY+zZ研究变化的可能性研究
2、变化的可能性化学热力学化学热力学 化学动力学化学动力学U/H/S/A/G v=f(c,t,T)Q/W 反应机理反应机理研究化学反应速率,研究研究化学反应速率,研究c,p,T,Cat对对v的影响的影响研究反应实际进行时,要经历哪些步骤(反应机理)研究反应实际进行时,要经历哪些步骤(反应机理)如何控制反应条件,提高主反应速率,提高产率如何控制反应条件,提高主反应速率,提高产率如何减少副反应速率,提高质量如何减少副反应速率,提高质量提出最适宜的操作条件提出最适宜的操作条件本讲稿第三页,共五十二页7.1 化学动力学的任务和目的 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
3、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: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。化学热力学的研究对象和局限性本讲稿第四页,共五十二页 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化学动力学的研究对象例如:动力学认为:需一定的T,p和催化剂点火,加温或催化剂7.1 化学动力学的任务和目的本讲稿第五页,共五十二页19世纪后半叶,宏观反应动力学阶段。主要成就是质量作用定律和Arrhenius公式的确立,提出了活化能的概念。化学动力学发展简史20世
4、纪50年代,微观反应动力学阶段。对反应速率从理论上进行了探讨,提出了碰撞理论和过渡态理论,建立了势能面。发现了链反应,从总包反应向基元反应过渡。由于分子束和激光技术的发展,开创了分子反应动态学。20世纪前叶,宏观反应动力学向微观反应动力学过渡阶段本讲稿第六页,共五十二页近百年来,由于实验方法和检测手段的日新月异,如磁共振技术、闪光光解技术等,使化学动力学发展极快1950年左右,测时间分辨率小于动力学理论尚不够完善,还需继续努力化学动力学发展简史1970年左右,测时间分辨率到了1980年左右,测时间分辨率到了2000年左右,测时间分辨率到了本讲稿第七页,共五十二页 影响反应速率的基本因素是反应物
5、的浓度与反应影响反应速率的基本因素是反应物的浓度与反应的温度。我们先研究在温度一定时,反应速率与浓的温度。我们先研究在温度一定时,反应速率与浓度的关系,然后研究温度变化对反应速率的影响。度的关系,然后研究温度变化对反应速率的影响。表示一个化学反应的反应速率与浓度等参数间的关表示一个化学反应的反应速率与浓度等参数间的关系式称为速率方程式,也往往称为微分式;表示浓度与系式称为速率方程式,也往往称为微分式;表示浓度与时间等参数间的关系式,称为动力学方程,即速率方程时间等参数间的关系式,称为动力学方程,即速率方程式的积分,也往往称为积分式。式的积分,也往往称为积分式。本讲稿第八页,共五十二页反应速率:
6、反应速率:反应速率:反应速率:单位时间单位体积内化学反应的反应进度单位时间单位体积内化学反应的反应进度单位时间单位体积内化学反应的反应进度单位时间单位体积内化学反应的反应进度(V V V V 恒定恒定恒定恒定)1.1.反应速率的定义:反应速率的定义:转化速率:转化速率:转化速率:转化速率:单位时间的反应进度单位时间的反应进度单位时间的反应进度单位时间的反应进度化学反应的速率化学反应的速率The Rate of Chemical Reaction 本讲稿第九页,共五十二页反应物的消耗速率反应物的消耗速率产物产物 的生成速率的生成速率(V V V V 恒定恒定恒定恒定)对于反应:对于反应:(V V
7、 V V 恒定恒定恒定恒定)本讲稿第十页,共五十二页反应物的消耗速率反应物的消耗速率产物产物 的生成速率的生成速率(V V V V 恒定恒定恒定恒定)对于反应:对于反应:(V V V V 恒定恒定恒定恒定)本讲稿第十一页,共五十二页与物质选择与物质选择无无关关与物质选择与物质选择有有关关本讲稿第十二页,共五十二页反应速率方程反应速率方程 (动力学方程)(动力学方程)基元反应:基元反应:由反应物一步生成产物的反应,没有可由反应物一步生成产物的反应,没有可 由宏观实验方法探测到的中间产物。由宏观实验方法探测到的中间产物。在其它因素固定不变的条件下,定量描述在其它因素固定不变的条件下,定量描述各种物
8、质的浓度对反应速率影响的数学方程各种物质的浓度对反应速率影响的数学方程。2.2.基元反应与质量作用定律基元反应与质量作用定律例如例如:反应机理反应机理反应分子数反应分子数 -基元反应中实际参加反应的反应物的分子数目基元反应中实际参加反应的反应物的分子数目本讲稿第十三页,共五十二页单分子反应单分子反应单分子反应单分子反应双分子反应双分子反应双分子反应双分子反应三分子反应三分子反应三分子反应三分子反应质量作用定律质量作用定律基元基元反应的反应速反应的反应速率与该反应的反应物浓度幂乘积成正比。率与该反应的反应物浓度幂乘积成正比。本讲稿第十四页,共五十二页 质量作用定律只适用于基元反应质量作用定律只适
9、用于基元反应 若某一物质同时出现在两个或两个以上的基元反应中,则若某一物质同时出现在两个或两个以上的基元反应中,则对于该物质的对于该物质的净消耗速率净消耗速率或或净生成速率净生成速率为这几个基元反应为这几个基元反应的总和。的总和。例:例:某反应的化学计量式为:某反应的化学计量式为:它的反应机理是:它的反应机理是:则有:则有:本讲稿第十五页,共五十二页3.3.反应速率方程的一般形式,反应级数反应速率方程的一般形式,反应级数幂函数型速率方程幂函数型速率方程幂函数型速率方程幂函数型速率方程 ,分级数分级数分级数分级数 n=n=+反应总级数反应总级数反应总级数反应总级数 k k 速率常数速率常数速率常
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