化学反应动力学(1)

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1、第八章化学动力学ChemistryKinetics物理化学学习要求：掌握反应速率的表示法以及基元反应、反应级数、反应分子数等基本概念。重点掌握具有简单反应级数的速率公式的特点，能从实验数据求反应级数和速率常数。了解几种复合反应的动力学公式及活化能求法。重点掌握根据稳态近似法和平衡态近似法由复合反应的反应历程导出反应速率公式。掌握链反应的特点及速率方程的推导。了解气体碰撞理论和过渡状态理论。了解溶液中的反应和多相反应。掌握光化学定律及光化反应的机理和速率方程。了解催化作用的通性及单相多相催化反应的特点。第八章化学动力学引言§8.1化学反应的反

2、应速率及速率方程§8.2速率方程的积分形式§8.3速率方程的确定§8.4温度对反应速率的影响,活化能§8.5典型复合反应§8.6复合反应速率的近似处理法§8.7链反应§8.8气体反应的碰撞理论§8.9势能面与过渡状态理论§8.10溶液中的反应§8.11多相反应§8.12光化学§8.13催化作用基础§8.14分子动态学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：热力学只能判断这两个反应都有可能发生。引言化学热力学的研究对象和局限性化学动力学研究化学反应的速率和

3、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。例如：动力学认为：需一定的T，p和催化剂点火，加温或催化剂化学动力学的研究对象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。动力学和热力学的关系化学动力学包括两大部分主要内容：化学动力学唯象规律：探

4、讨浓度、温度、催化剂等因素对反应速率的影响；2.化学动力学速率理论：探讨唯象规律的理论基础，探讨反应速率与分子微观运动、微观性质的关系。§8.1化学反应的反应速率及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。速度（velocity）是矢量，有方向性。速率（rate）是标量，无方向性，都是正值。通常的反应速率都是指等容反应速率，它的定义为：单位体积内化学反应的反应进度随时间的变化率等容时1.反应速率的定义对任何反应：A的消耗速率H的生成速率反应速率与消耗速率和

5、生成速率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(elementaryreaction)或由反应物分子一步直接转化为产物分子的反应。例H2+I22HI①I2+MI·+I·+M②H2+I·+I·I2+MM代表第三体；I·代表自由原子碘。其中黑点“·”表示未配对的价电子。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。化学反

6、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。例如合成氨反应就是化学计量方程。3、化学反应的机理化学反应实际进行的过程中，反应物分子并不是直接就变成产物分子，通常总要经过若干个简单的反应步骤，才能转化为产物分子。这个过程中的每一个简单的反应步骤就称为是一个基元反应（或基元过程），例如氢气与碘的气相反应H2（g）+I2（g）=2HI（g）经实验和理论证明，生成HI的反应经历了以下几个反应步骤（1）I2+M→I+I+M（2）H2+I+I→2HI（3）I+I+M→I2+M上述每一个简单的反应步骤都是由反应物的分子直接生成产物分子

7、的反应。动力学中将这样一步完成的反应称为基元反应，而将H2+I2=2HI称为总包反应。若总包反应是经历了两个或两个以上的基元反应的完成的，则称为复杂反应。组成复杂反应的基元反应集合代表了反应所经历的步骤，在动力学上称为反应的机理或反应的历程。通常书写的化学反应计量方程式并不代表该化学反应进行的实际过程，例如卤素于氢气的反应I2（g）+H2（g）=2HI（g）Br2（g）+H2（g）=2HBr（g）Cl2（g）+H2（g）=2HCl（g）的反应方程式是非常类似的，但动力学研究表明它们的反应机理是非常不同的。如HBr（g）和HCl（g）生成反应

8、的反应机理为：HCl:（1）Cl2+M→2Cl+M（2）Cl+H2→HCl+H（3）H+Cl2→HCl+Cl（4）2Cl+M→Cl2+MHBr:（1）Br2+M→2Br+M（2）