化学动力学在多酸中的应用分析报告.doc

化学动力学在多酸研究中的应用摘要：化学动力学也称反应动力学、化学反应动力学，是研究化学过程进行的速率和反应机理的物理化学分支学科，它的应用非常广泛。本论文介绍了化学动力学的研究领域、研究方法及其应用，综述了关键词：化学动力学；多酸；物理化学； Chemical kinetics, also known as reaction kinetics, chemical reaction kinetics, is the branch of physical chemistry to study the rate and reaction mechanism of the chemical processes ,it is widely used. This paper describes the research field, methods and applications of the chemical kinetics ,and reviewed the applications of the chemical kinetics in polyacid chemistry research. Keywords: Chemical kinetics; polyacid chemistry; physical chemistry 1、前言 1889年阿累尼乌斯针对反应速度随温度变化的规律引入了“活化分子”、“活化热”的概念，并利用范霍夫等人的研究成果，导出反应速度的指数定律。这个定律所揭示的物理意义和质量作用定律一起为化学动力学的发展奠定了基础。创造了可以从动力学角度探讨化学反应的途径，最终为了解化合物相互反应的基本原理作出重要贡献。化学动力学的发展经历了从现象的观察到理论的分析,从宏观的测量到微观的探索,因而它又分为宏观化学动力学和微观反应动力学,后者又称分子反应动力学。早在1920年，M. Polanyi就曾用稳态近似法得到反应的速率方程。1928年通过研究NaCl反应的机理,相继建立了多维势能面来研究反应的进程,被誉为微观反应动力学诞生的里程碑。七十年代以来，分子束和激光技术的发展并在动力学研究中广泛应用，促使反应动力学的研究得到长足进步。1986年诺贝尔化等奖授予这个领域的三位著名化学家D. R. Herschbach,Y. T. Lee和J. C. Polanyi，标志着化学反应动力学的重要性，以及目前已经取得的进展和达到的水平。 2、化学动力学的研究领域和研究方法2.1化学动力学的研究领域 化学动力学的研究对象是性质随时间而变化的非平衡的动态体系，它主要研究的领域包括：分子反应动力学、催化动力学、基元反应动力学、宏观动力学、微观动力学等，也可依不同化学分支分类为有机反应动力学及无机反应动力学。化学动力学往往是化工生产过程中的决定性因素。2.2化学动力学的研究方法 化学动力学的研究方法有： （1）、唯象动力学研究方法，也称经典化学动力学研究方法，它是从化学动力学的原始实验数据──浓度c与时间t的关系──出发，经过分析获得某些反应动力学参数──反应速率常数k、活化能Ea、指前因子A。化学动力学参数是探讨反应机理的有效数据，对暂态活性中间物检测的时间分辨率已从50年代的毫秒级变为皮秒级。 （2）、分子反应动力学研究方法，从微观的分子水平来看，一个元化学反应是具有一定量子态的反应物分子间的互相碰撞，进行原子重排，产生一定量子态的产物分子以至互相分离的单次反应碰撞行为。用过渡态理论解释，它是在反应体系的超势能面上一个代表体系的质点越过反应势垒的一次行为。原则上，如果能从量子化学理论计算出反应体系的正确的势能面，并应用力学定律计算具有代表性的点在其上的运动轨迹，就能计算反应速率和化学动力学的参数。但是，除了少数很简单的化学反应以外，量子化学的计算至今还不能得到反应体系的可靠的完整的势能面。因此，现行的反应速率理论(如双分子反应碰撞理论、过渡态理论)仍不得不借用经典统计力学的处理方法。这样的处理必须作出某种形式的平衡假设，因而使这些速率理论不适用于非常快的反应。尽管对平衡假设的适用性研究已经很多，但完全用非平衡态理论处理反应速率问题尚不成熟。在60年代，对化学反应进行分子水平的实验研究还难以做到。它应用现代物理化学的先进分析方法，在原子、分子的层次上研究不同状态下和不同分子体系中单分子的基元化学反应的动态结构，反应过程和反应机理。它从分子的微观层次出发研究基元反应过程的速率和机理，着重于从分子的内部运动和分子因碰撞而引起的相互作用来观察化学基元过程的动态学行为。中科院大连化学物理研究所分子反应动力学国家重点实验室在这方面研究有突出的贡献。 （3、网络动力学研究方法，它对包括几十个甚至上百个元反应步骤的重要化工反应过程（如烃