主题六反应速率.doc

主題六：反應速率 反應速率的定義 一、反應速率的定義 1.定溫下，單位時間內反應物的消耗量，或單位時間內生成物的生成量。 　　反應速率（R）＝＝ 　　反應速率（R）＝＝ 2. 單位： 固相(s) mol / t、g / t 液相(aq) M / t ( mol / L t ) 氣相(g) M / t、atm / t、mmHg / t 時間(t) s(秒)、min(分鐘)、hr(小時)、d(天)、y(年) 二、反應速率的表示 1. 假設一反應式： a A＋b B → c C，其反應之反應速率可由任一反應物或產物的濃度變化表示之。 A的消失速率為rA＝－；B的消失速率為rB＝－；C的產生速率為rC＝＋。 ：因為規定反應速率恆為正，而反應物的量在反應過程中是減少，故加負號。 2. 反應式a A＋b B → c C中，各物種A、B、C的反應速率比rA：rB：rC＝a：b：c＝係數比。 即－：－：＝a：b：c 。…(甲) 3. 若欲僅用r來表示一個反應的總反應速率，如上式甲，各物種的反應速率並不相同，要如何做才能讓各物種之反應速率可以相等（即最後均可以r來表示）？此時將上式甲各乘上它們的係數的倒數即可。 －×＝－×＝×＝r 三、平均速率與瞬時速率（反應aA → B對A而言） 1. 平均反應速率：單位時間之時間間隔較長的反應速率。 　　　　　　　　　　 2. 瞬時反應速率：單位時間之時間間隔趨近於零的反應速率。 　　　　　　　　　　 3. 以濃度對時間作圖 (1) 兩點間斜率的絕對值為平均反應速率。 (2) 某一點切線斜率的絕對值為瞬時反應速率，如下圖。 四、反應速率的測定 1. pH值變化：酸、鹼反應時，可用指示劑測定酸或鹼的pH值，以求反應速率。 例如：CH3COOH（乙酸）＋C2H5OH（乙醇） → CH3COOC2H5（乙酸乙酯）＋H2O 2. 生成沉澱量或固體的消耗量 例如：AgNO3(aq)＋NaCl(aq) → AgCl(s)＋NaNO3(aq) 3. 導電度變化：對於溶液中離子的反應，可測其溶液中的導電度，利用反應前後，溶液導電度的變化測量反應速率。 例如： 4. 顏色變化：利用比色法測定NO2的消耗量。 例如： 5. 壓力變化：在定容下，測定系統壓力的變化量〔反應時，氣相莫耳係數的變化量（?n）不等於零時〕。 例如： 6. 體積變化：在定壓下，由體積的變化測定反應速率的大小〔反應時，氣相莫耳係數的變化量（?n）不等於零時〕 例如： 碰撞學說 一、碰撞學說 1. 碰撞學說：物質要發生化學變化，必須反應物的粒子互相碰撞後才能發生，稱為碰撞學說。 2. 碰撞不一定能產生化學變化 (1) 有效碰撞：反應粒子的運動速率不一，只有部分反應物的粒子其碰撞能發生反應，稱為有效碰撞，如下圖。有效碰撞的條件： ① 碰撞粒子必須具有足夠的動能：分子的動能必須超過低限能。（低限能：發生有效碰撞所需之最低動能） ② 碰撞粒子必須具有正確的方位：碰撞的方向要準確。 (2) 無效碰撞 反應粒子發生碰撞時，因能量不足或方位不對，無法引起化學反應，稱為無效碰撞，如下圖。 (a) (b) 二、活化錯合物與活化能 1. 活化錯合物（活化複體）：當具有低限能分子充分接近時，舊鍵未完全斷裂，新鍵未完全產生之瞬間的高位能結合體，此時是一種過渡粒子，稱為活化錯合物，如下圖。 2. 活化能（Ea）：由反應物產生活化錯合物所需的能量。 (1) 正反應活化能（Ea）：活化錯合物與反應物之間的位能差。 　 Ea（正活化能）＝活化錯合物位能－反應物位能 (2) 逆反應活化能（）：活化錯合物與生成物之間的位能差。 　 （逆活化能）＝活化錯合物位能－生成物位能 3. 反應熱（?H） (1) 反應物與生成物之間的位能差。 ?H（反應熱）＝生成物位能－反應物位能 (2) 正反應活化能與逆反應活化能的差。 ?H（反應熱）＝正活化能（Ea）－逆活化能（） 4. 活化能與低限能的關係 (1) 低限能的意義：反應粒子發生有效碰撞所需的最小動能，稱為低限能。 (2) 低限能與活化能的關係如下圖。 ※活化能為位能，低限能為動能 反應速率定律式 一、定義 　　由實驗測知在均勻反應中，反應速率與反應物濃度某次方成正比的關係而寫成的定量關係式。 二、反應速率定律式的表示：　　假設一反應式：a A＋b B →c C，則其速率定律式可表為r ＝k[A]m[B]n。 (1) m＋n稱為反應的總級數，某物種的反應級數愈大，表示該反應速率受該物種濃度變化的影響愈大。 (2) 反應係數a、b、c則與m或n無關→m或n是由實驗得來。m、n可為整數或分數。 (3) k稱為反應速率常數，其單位的推導為M1－(m＋n)．s－1（或min－1）。