化学动力学基本原理ch09

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1、第九章化学动力学基本原理一级反应二级反应三级反应零级反应积分法微分法半衰期法孤立法化学动力学基本原理一级反应二级反应三级反应零级反应积分法微分法半衰期法孤立法第九章化学动力学基本原理§9.1引言§9.2反应速率公式§9.3简单级数反应的速率公式§9.4反应级数的测定§9.5温度对反应速率的影响§9.6双分子反应的简单碰撞理论§9.7过渡态理论大意§9.8单分子反应理论简介§9.1引言一、化学动力学的任务和目的二、反应速率的表示法三、反应速率的实验测定四、反应机理的概念§9.1引言一、化学动力学的目的和任务化学热力学的研究对象：研究化学变化的方向和限度问

2、题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？化学热力学解决反应的可能性问题，能否实现反应还需由化学动力学来解决。§9.1引言化学动力学的目的和任务化学动力学是研究化学反应速率的科学。化学动力学的基本任务：研究各种因素（如反应系统中各物质的浓度、温度、催化剂、光、介质……）对反应速率的影响，揭示化学反应如何进行的机理；研究物质的结构与反应性能的关系。化学动力学的目的：为了能控制反应的进行，使反应按人们所希望的速率进行，并得到人们所希望得到的产品。§9.1引言二、反应速率的表示法反应速

3、率：化学反应进行的快慢程度。目前，国际上普遍采用以反应进度随时间的变化率来定义反应速率J按照反应进度的定义该定义的反应速率与物质的选择无关，而且无论反应进行的条件如何，总是严格的、正确的。§9.1引言J=dξdtJ=dnidtνi1dξ=dniνi1反应速率的表示法对于体积一定的密闭体系，常用单位体积的反应速率r表示。对于任意化学反应[i]=Ci=ni/V参加反应的物质的浓度在参加反应的物质中，选用任何一种，反应速率的值都是相同的。§9.1引言r=dξdtJV=1V=1Vνidnidt=1νidcidt=1νid[i]dt三、反应速率的实验测定反应速率

4、的实验测定实际上就是测定不同时刻反应物或产物的浓度。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。§9.1引言反应速率的实验测定测定不同时刻各物质浓度的方法有两种：化学法。用化学分析法来测定不同时刻反应物或产物的浓度，一般用于液相反应。物理法。这种方法的基点在于测量与某种物质浓度呈单值关系的一些物理性质随时间的变化，然后换算成不同时刻的浓度值。§9.1引言化学法化学法的要点：当取出样品后，必须立即冻结反应，即要使反应不再继续进行，并尽可能快地测定浓度。冻结

5、的方法：骤冷、冲稀、加阻化剂、移走催化剂等。优点：设备简单，可直接测得浓度缺点：在没有合适的冻结反应的方法时，很难测得指定时刻的浓度，因而往往误差很大。§9.1引言物理法可利用的物理性质有：压力、体积、旋光度、折光率、电导、电容率、颜色、光谱等。优点：迅速而且方便，特别是可以不中止反应、不需取样，可进行连续测定，便于自动记录。缺点：由于测量浓度时通过间接关系，如果翻译系统由副反应或少量杂质对所测量的物理性质有较灵敏的影响时，易造成较大的误差。§9.1引言四、反应机理的概念许多化学反应并不是按照计量方程式一步完成的，而是要经历一系列具体步骤才能实现。例如

6、：H2+Cl2→2HCl总反应要经历四个反应才能实现。§9.1引言基本概念总反应：计量方程式仅表示反应的总效果，称为总反应。基元反应：由反应物分子（或离子、原子、自由基等）直接作用而生成新产物的反应。基元反应不仅是反应物分子直接作用，而且必须是生成新产物的过程。反应机理：反应机理又称为反应历程。组成宏观总反应的基元反应的总合。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。复合反应：由两种或两种以上的基元反应组成的总反应。简单反应：仅由一种基元反应组成的总反应。§9.1引言反应分子数反应分子数：对于基元反应，直接作用所必需的反应物微观粒子

7、（分子、原子、离子、自由基）数。依据反应分子数的不同，基元反应可区分为单分子反应、双分子反应和三分子反应。反应分子数是针对基元反应而言的，表示反应微观过程的特征。简单反应和复合反应是针对宏观总反应而言的。基元反应单分子反应双分子反应三分子反应反应分子数§9.1引言§9.２反应速率公式一、反应速率的经验表达式二、反应级数三、质量作用定律四、速率常数§9.2反应速率公式一、反应速率的经验表达式反应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函数关系或浓度等参数与时间的函数关系。速率方程可表示为微分式或积分式。微分形式r=f(ci)积分形式ci

8、=f(t)由实验确定的速率公式都是经验公式。经验公式有很重要的作用可以为化学工程设计合理的反应