物理化学(中国药科大学) 化学动力学1-4节ppt课件.ppt

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1、第六章化学动力学化学动力学的任务和目的对任何化学反应来说，总是有两个问题:第一：反应的方向和限度；化学热力学的范畴第二：反应的速率。化学动力学范畴。化学动力学是研究化学反应速率的学科。它的基本任务是研究各种因素（如反应系统中各种物质的浓度、温度、催化剂、光、介质、…等）对反应速率的影响，揭示化学反应进行的机理，研究物质的结构和反应性能的关系。各种化学反应的速率的差别很大。经典动力学研究的对象几乎都是速率比较适中的反应，但由此得到的有关反应速率的基本规律则有着重大的意义。自五十年代以来，由于实验技术的进步，对快速反应的研究有了很大的进展。（一）反应速率的

2、表示法Jdefddtdnidt1vi反应速率对于任意化学反应aA+bBgG+hH其反应速率表示为JdnAdt1a–dnBdt1b–dnGdt1gdnHdt1h第一节　反应速率的表示方法及测定对于体积一定的封闭体系，通常用单位体积的反应速率r表示反应的快慢，即应用于任意化学反应:式中[i]=ci=ni/V，表示参加反应的物质i的浓度。r的SI单位是mol•m-3•s-1，实际应用中，也时常采用mol•dm-3•s-1等单位。例如，对于气相反应2NO+Br2NOBr在定温定容条件下，其反应速率可表示为（二）反应速率的实验测定对于定容的反应系统，实验

3、测定其反应速率，必须知道dc/dt的数值。在在反应开始的不同时刻t1、t2、…，分别测量出参加反应的某各物质的浓度c1、c2、…，以时间对浓度c作图。图中曲线上某一点切线的斜率即是dc/dt，由此斜率值即可求得相应时刻的反应速率。因此，反应速率的实验测定实际上是测定不同时刻反应物或产物的浓度反应速率的测定产物B反应物A时间t浓度c图浓度随反应时间的变化反应速率的测定实际上就是测定不同时刻反应物或产物的浓度。依据浓度测定方法可分为化学法和物理法两大类。1.化学法。用化学分析法来测定不同时刻反应物和产物的浓度，一般用于液相。特点是需立即“冻结”反应。2.

4、物理法。测量与某种物质浓度呈单值函数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。（一）反应机理的概念动力学研究结果表明，许多化学反应实际进行的具体步骤，并不是按照其计量方程式所表示的那样，有反应物直接作用生成产物,例如：H2+Cl22HCl该反应并不是由一个氢分子和一个氯分子直接作用生成两个氯化氢分子，而是经历如下四个具体的反应步骤：第二节　基元反应1Cl22Cl•2Cl•+H2HCl+H•3H•+Cl2HCl+Cl•42Cl•+MCl2+M上述四个反应才是由反应物直接生成产物的。（二）基元反应这种由反应物分子直接生成产物的反应

5、，称为“基元反应”。计量方程式仅表示反应的宏观总效果，称为“总反应”。组成宏观总反应的基元反应的总和，称为“反应机理”，或称“反应历程”。仅由一种基元反应组成的总反应称为“简单反应”。由两种或两种以上基元反应所组成的总反应称为“复合反应”。（三）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（分子、原子、离子、自由基）数，称为“反应分子数”。依据反应分子数的不同，基元反应可区分为“简单反应”、“双分子反应”和“三分子反应”。如氯化氢气相合成反应机理中，基元反应1可视为单分子反应，2和3都是双分子反应，4是三分子反应。四分子以上反应出现几率甚微，至

6、今尚未发现第三节反应速率公式反应速率的经验表达式反应速率公式分微分式：r=f(ci),即反应速率r与各物质浓度ci的函数关系积分式：ci=f(t),即各物质浓度ci与时间t的函数关系反应的速率公式形式只能通过实验确定，而不能通过计量方程式直接确定。例如：H2与三种不同卤素的气相反应，其计量方程式是类似的：H2+I22HIH2+Br22HBrH2+Cl22HCl而它们的速率公式却有着完全不同的形式，依次为r=k[H2][I2]r=k[H2][Cl2]（一）质量作用定律对于基元反应aA+bBgG+hH其反应速率公式可表示为r=k[A]a[B]b即基元

7、反应速率公式中浓度项的指数、•••均与反应方程式中相应反应物的计量数相等。（二）速率常数和反应级数速率公式r=k[A]a[B]b中的比例系数k称为反应的“速率常数”。对于指定反应，k值与浓度无关，而与反应的温度及所用的催化剂有关。不同的反应k值不同，其大小直接体现反应进行的难易程度，因而是重要的热力学参数。其物理意义为各物质单位浓度时的瞬时速率。k是有单位的量，其单位与反应级数n有关。反应级数有许多反应的速率公式可表示为下列形式r=k[A][B]•••式中浓度项的指数、•••分别称为参加反应的各组分A、B•••的级数，而各指数之和n称为总反应

8、的级数。即n=++•••注：反应级数与反应分子数是两个不同的概念。前者对总反