化学反应动力学(中南大学版).ppt

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1、无机化学第4章化学动力学基础第四章化学动力学基础4.1化学反应速率及其表示法4.2浓度对化学反应速率的影响4.3温度对化学反应速率的影响4.4化学反应速率理论简介4.5催化作用简介无机化学第4章化学动力学基础化学动力学(chemicalkinetics)是研究反应速率及其影响因素的作用规律和反应机理的科学。近年来,化学学科取得巨大发展的重要标志之一是从静态到动态的深入,对生命化学过程的研究甚至已达到飞秒级的快速过程。与化学热力学不同,化学动力学是用绝对运动观点去探讨化学反应规律性的。从这种意义上说,化学动力学就是动态化学,是专

2、门研究化学反应的发生、发展和消亡的科学。无机化学第4章化学动力学基础化学动力学chemicalkinetics基本任务之一:掌握反应速率的表示,了解各种因素(c、T、p、催化剂等)对速率的影响,提供选择反应的条件,控制反应使之按希望的速率进行。基本任务之二:研究反应历程,选择合适的反应途径,抑制副反应,使热力学预期的可能性变成现实性。无机化学第4章化学动力学基础化学动力学与化学热力学的关系化学热力学—研究物质变化过程的能量效应及自发进行的方向与限度的问题。解决化学反应的可能性化学动力学—研究完成该过程所需要的时间以及实现这一过

3、程的具体步骤,即有关速率的规律和机理的问题。解决如何把这种可能性变为现实性。无机化学第4章化学动力学基础如,反应:H2(g)+O2(g)=H2O(l)△rGΘm(298K)=-237.13kJ·mol-1从热力学角度看正向自发的趋势很大。但实际上,在常温下几乎观察不出任何反应现象。经动力学研究,找到实现反应的条件为:升高温度至500℃时,两个小时就能完成温度高于700℃,以爆炸的方式瞬间完成加入催化剂,常温常压下瞬间完成无机化学第4章化学动力学基础4.1.1基本术语4.1.2化学反应速率的表示4.1化学反应速率及其表示法

4、4.1化学反应速率及其表示方法无机化学第4章化学动力学基础4.1.1基本术语4.1化学反应速率及其表示方法1、基元反应elementaryreaction:基元反应:能一步完成的化学反应(真实步骤)。基元反应又叫元反应、简单反应。复杂反应:多步完成的反应(含多个元反应)。复杂反应又叫非(基)元反应、总反应。定速步骤:复杂反应中反应速率最慢的一步反应。例如:H2(g)+I2(g)=2HI(g)(总反应)第一步:I2(g)=2I(g)(快反应)第二步:H2(g)+2I(g)=2HI(g)(慢反应)第一步、第二步反应均为元反应,第二

5、步反应为定速步骤。无机化学第4章化学动力学基础2、反应分子数molecularityofreaction:——基元反应中直接参加反应的物种(分子、原子、离子、自由基等)数目。单分子反应:SO2Cl2=SO2+Cl2双分子反应:NO2+CO=NO+CO2三分子反应:2NO2+H2=N2O+H2O4.1化学反应速率及其表示方法无机化学第4章化学动力学基础3、反应历程reactionmechanism:——复杂反应的完成要经过若干个基元反应,这些基元反应代表了反应所经过的途径,动力学上称为反应历程或反应机理。总反应:Br2+H2→2

6、HBrBr2+M→2Br+MBr+H2→HBr+HH+Br2→HBr+BrH+HBr→H2+BrBr+Br+M→Br2+M反应历程思考题4.1什么是基元反应?2NH3=N2+3H2是基元反应吗?4.1化学反应速率及其表示方法无机化学第4章化学动力学基础1、反应速率——单位体积反应体系中反应进度随时间的变化率。单位:常用物质的量浓度(mol·L-1)或分压(Pa);时间用秒(s)、分(min)、小时(h)等。4.1.2化学反应速率的表示4.1化学反应速率及其表示方法无机化学第4章化学动力学基础2、组分速率对于反应:eE+fF=g

7、G+hH注意:反应速率r一定要与化学反应方程式对应。4.1化学反应速率及其表示方法无机化学第4章化学动力学基础3、化学反应速率方程rateequationofchemicalreaction1)反应速率与浓度的关系——化学反应速率方程r=f(c1,c2,…,cB,…)——化学反应动力学方程因反应速率方程需要靠动力学实验所提供的信息来确定,故又称经验速率方程。4.1化学反应速率及其表示方法无机化学第4章化学动力学基础例如,气相反应:H2+Br2=2HBr速率方程:反应初期:若c(HBr)<

8、示方法若c(Br2)<

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