物化材料4114动力学简介演示教学.ppt

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1、物化材料4114动力学简介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：需一定的T，p和催化剂点火，加温或催化剂4.1化学反应速率表示法反应进度设反应为：转化速率对某化学反应的计量方程为：已知转化速率的定义为：反应速率通常的反应速率都是指定容反应速率，它的定义为：对任何反应：4.2化学反应的速率方程速率方程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：基元反应基元反应简称元反应，如果一个化学

2、反应，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。例如：质量作用定律对于基元反应，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。例如：基元反应 反应速率r 总反应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，那这种反应称为总反应。反应机理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，在有些情况下，反应机理还要给出所经历的每一步的立体化学结构图。同一反应在不同的条件下，可有不同的反应机理。了解反应

3、机理可以掌握反应的内在规律，从而更好的驾驭反应。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。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 单分子反应 双分子反应 三分子反应反应级数速率方程中各反应物浓度项上的指数称为该反应物的级数；所有浓度项指数的代数和称为该反应的总级数，通常用n 表示。n 的大小表明浓度对反应速率影响的大小。反应级数可以是正数、负数、整数、分数或零，有的反应无法用简单的数字来表示级数。反应级数是由实验测定的。反应的速率系数速率方程中的比例系数 k 称为反应的速率

4、系数，以前称为速率常数，现改为速率系数更确切。它的物理意义是当反应物的浓度均为单位浓度时 k 等于反应速率，因此它的数值与反应物的浓度无关。在催化剂等其它条件确定时，k 的数值仅是温度的函数。k 的单位随着反应级数的不同而不同。4.3具有简单级数的反应一级反应反应速率只与反应物浓度的一次方成正比的反应称为一级反应。常见的一级反应有放射性元素的蜕变、分子重排、五氧化二氮的分解等。一级反应的微分速率方程或反应：不定积分式或定积分式或一级反应的特点1.速率系数 k 的单位为时间的负一次方，时间 t可以是秒(s)，分(min)，小时(h)，天(d)和年(a)等。2.半衰期(half-life time

5、)是一个与反应物起始浓度无关的常数，例：题目：某金属钚的同位素进行放射，14d后，同位素活性下降了6.85%。试求该同位素的：(1)蜕变常数，(2)半衰期，(3)分解掉90%所需时间。零级反应反应速率方程中，反应物浓度项不出现，即反应速率与反应物浓度无关，这种反应称为零级反应。常见的零级反应有表面催化反应和酶催化反应，这时反应物总是过量的，反应速率决定于固体催化剂的有效表面活性位或酶的浓度。A P r=k0零级反应的微分和积分式l零级反应的特点1.速率系数k的单位为浓度时间-12.半衰期与反应物起始浓度成正比：3.x与t呈线性关系二级反应反应速率方程中，浓度项的指数和等于2 的反应称为二级反应

6、。常见的二级反应有乙烯、丙烯的二聚作用，乙酸乙酯的皂化，碘化氢的热分解反应等。4.4 温度对反应速率的影响范霍夫（vant Hoff)近似规律范霍夫根据大量的实验数据总结出一条经验规律：温度每升高10 K，反应速率近似增加24倍。这个经验规律可以用来估计温度对反应速率的影响。例：某反应在390 K时进行需10 min。若降温到290 K，达到相同的程度，需时多少？阿仑尼乌斯公式（1）指数式：描述了速率随温度而变化的指数关系。A称为指前因子，Ea 称为阿仑尼乌斯活化能，阿仑尼乌斯认为A和Ea 都是与温度无关的常数。2）对数式：描述了速率系数与 1/T 之间的线性关系。可以根据不同温度下测定的 k 值，以 lnk 对 1/T 作图，从而求出活化能 Ea。（3）定积分式设活化能与温度无关，根据两个不同温度下的 k 值求活化能。（4）微分式k 值随T 的变化率决定于 Ea 值的大小活化能对反应速率的影响定义：活化分子的平均能量与反应物分子平均能量之差值，称为活化能。祝同学们学习、生活快乐！谢谢各位同学！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢