物理化学简明教程(印永嘉)-化学动力学说课材料.pptx

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1、1第九章化学动力学基本原理第九章化学动力学基本原理物理化学简明教程(印永嘉)2§9.1引言1.化学动力学的目的和任务3.反应机理的概念2.化学动力学发展简史42H2+O22H2O，rGm=–237.2kJ.mol-1，例如：HCl(aq)+NaOH(aq)NaCl(aq)+H2OrGm=–79.91kJ.mol-1，因此说化学热力学只解决了反应可能性的问题，反应究竟能否实现还需由化学动力学来解决。其反应趋势很大，但实际上将氢气和氧气放在一个容器中，好几年也觉察不到有水生成的痕迹，这是由于此

2、反应在该条件下的速率太慢了；反应的趋势似乎小些，但此反应的速率却非常快，瞬时即可完成。5(1)研究各种因素（浓度、温度、光、介质）对反应速率的影响。(2)指示反应的机理（即反应实际进行的具体步骤）。(3)研究物质的结构与反应速率的关系。基本任务：控制反应速率控制反应机理目的：得到预期的产品。62.化学动力学发展简史一百多年来，化学动力学的发展主要历经了三个发展阶段：宏观反应动力学、基元反应动力学和微观反应动力学。宏观反应动力学阶段大体上是从19世纪中叶到20世纪初，主要通过改变温度、压力、浓度等宏观

3、条件，研究外界条件对反应速率的影响，其主要标志性成果是质量作用定律和阿累尼乌斯公式。各种化学反应的速率差别很大，有的反应速率很慢，难以觉察，如岩石的风化和地壳中的一些反应。有的反应速率很快，如离子反应，爆炸反应等，瞬时即可完成。有的反应速率则比较适中，完成反应所需时间在几十秒到几十天的范围，大多数有机化学反应即属此类。宏观反应动力学所研究的对象几乎都是速率比较适中的反应，其研究方法是基于宏观统计的，但由此所得到的有关反应速率的基本规律仍有着重要的意义。7基元反应动力学阶段大体上从20世纪初至20世纪50

4、年代。这是动力学研究从宏观向微观过渡的重要阶段。这一阶段建立了一系列反应速率理论,发现和研究了链反应,建立了快速化学反应研究方法和同位素示踪法。链反应理论的建立，标志着化学动力学由研究总反应过渡到研究基元反应的新阶段。链反应动力学研究直接导致了大量检测活性中间体的实验新方法的建立，如电子学、激光技术、真空技术、低温技术、光电子检测和控制技术等。而连续流动、停止流动、弛豫法、闪光光解等方法的建立，促进了快速反应动力学研究的发展。过渡态理论的建立和发展为后来采用量子力学方法研究化学反应奠定了理论基础。这一时

5、期，新概念、新理论、新技术、新方法不断提出、建立和完善，对化学动力学的发展起到了巨大的推动作用。基元反应动力学820世纪50年代以后化学动力学发展到微观反应动力学阶段。这一阶段最重要的特点是研究方法和技术手段的不断创新，特别是激光技术、分子束技术、微弱信号检测技术和计算机技术的应用。将激光、光电子能谱与分子束相结合，化学家就可以在电子、原子和分子层次上研究化学反应；采用飞秒激光技术，化学家可以进一步研究超快过程和过渡态。借助这些方法和手段，化学家可以直接获得反应过程中的微观信息，探究化学反应的微观机理和

6、作用机制，使化学动力学研究进入了微观反应动力学研究的新阶段。微观反应动力学9今天，微观反应动力学已成为现代化学动力学发展的新前沿，光谱分辩技术、空间分辩技术、分子运动控制技术与质谱技术、光电检测技术极大地促进了动力学研究，并发展了如量子分子动力学、立体化学反应动力学、非绝热过程动力学等一系列新的研究领域。10反应机理：反应实际进行与经历的具体步骤。3.反应机理的概念Cl22Cl•Cl•+H2HCl+H•H•+Cl2HCl+Cl•2Cl•+MCl2+M这四个反应才是由反应物分子直接作用而生成产物的

7、，它们的总效果在宏观上与总反应一致。例如“总反应”：H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)实际上反应进行了下列步骤：11“基元反应”:反应物分子经直接作用生成新产物的过程“基元化学物理步骤”：如分子碰撞发生能量转移等。“反应分子数”：基元反应中，直接作用所必需的反应物微观粒子数。分为：单分子反应，双分子反应，三分子反应。(见上页)“反应机理”或“反应历程”：组成宏观总反应的基元反应的总合。“简单反应”：仅由一种基元反应组成的总反应。“复合反应”：由2种或2种以上基元反应组成的总反应应当强调指出，反应分

8、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。这些概念不可混为一谈。123.反应速率的经验表达式§9.2反应速率和速率方程4.反应级数5.质量作用定律6.速率常数1.反应速率的表示法2.反应速率的实验测定13目前，国际上已普遍采用以反应进度随时间的变化率来定义反应速率J，即按照反应进度的定义，1.反应速率的表示法上式亦可表示为:14对于任意化学反应aA+bBgG+hH其反应速率可写为注意：(