第11章 化学动力学综述.ppt

2017年5月5日3时10分 1 2017年5月5日3时10分 2 第十一章作业： 1、2、5、6、 2017年5月5日3时10分 3 11.1 化学动力学的任务和目的 研究化学变化的方向、能达到的最大限度以及外界条件对平衡的影响。化学热力学只能预测反应的可能性，但无法预料反应能否发生？反应的速率如何？反应的机理如何？例如： 热力学只能判断这个反应能发生，但如何使它发生，热力学无法回答。 化学热力学的研究对象和局限性 2017年5月5日3时10分 4 化学动力学研究化学反应的速率和反应的机理以及温度、压力、催化剂、溶剂和光照等外界因素对反应速率的影响，把热力学的反应可能性变为现实性。 化学动力学的研究对象 动力学认为： 点火，加温或催化剂 2017年5月5日3时10分 5 2017年5月5日3时10分 6 2017年5月5日3时10分 7 化学动力学是研究化学反应速率及反应机理的科学。它的主要内容是： 2. 研究化学反应进行的机理，揭示反应历程，研究物质结构与反应能力之间的关系。 1 研究反应速率 研究各因素对反应速率的影响（C、T、P、反应介质等），便于使人们选择反应条件、掌控并控制反应，使反应按期望的速率进行。 2017年5月5日3时10分 8 2017年5月5日3时10分 9 研究内容 1 宏观动力学 2017年5月5日3时10分 10 2 微观动力学 2017年5月5日3时10分 11 1、反应速率的定义 速率 Rate 是标量 ，无方向性，都是正值。 10.2 化学反应的反应速率及速率方程 2017年5月5日3时10分 12 1、反应速率的定义 即转化速率就是单位时间内发生反应的进度，（单位为mol·s-1）。 一化学反应，其反应物与产物间的计量关系可表示为： （1）用反应进度定义反应速率 2017年5月5日3时10分 13 即用单位时间单位体积内化学反应的反应进度来定义反应速率。单位为mol·m-3·s-1 浓度 时间-1 2017年5月5日3时10分 14 例：反应 反应物的消耗速率： 产物的生成速率： 2017年5月5日3时10分 15 即不同物质的消耗速率或生成速率，与各自的化学计量数的绝对值成正比。 2017年5月5日3时10分 16 气相反应,其反应速率可用分压表示: 2017年5月5日3时10分 17 2、基元反应与非基元反应 （1）基元反应和反应机理 宏观的反应过程一般在微观上包含有多个反应步骤，称微观上的每一步反应为一个基元反应； 或分子水平上的反应作用称为基元反应(或基元过程)。 2017年5月5日3时10分 18 实际的反应步骤： 这其中的每一步都是一个基元反应，它是组成化学反应的基本单元，这各步的总合就代表了H2和I2的反应历程，在动力学上就称为反应机理。 2017年5月5日3时10分 19 3、（微观）基元反应的速率方程-----质量作用定律 （1）反应分子数 反应分子数是指在基元反应中，各反应物粒子（分子，原子，离子，自由基）个数之和 根据参加反应粒子数目，可以将基元反应分为单分子反应、双分子反应、三分子反应。 2017年5月5日3时10分 20 ⅰ单分子反应：（反应分子为1的反应，象分解、蜕变等反应） 对单分子反应来说，反应物的消耗速率与反应物的浓度成正比，即： 2017年5月5日3时10分 21 ⅱ、双分子反应：（参加反应的分子有两个，它又可以分为异类分子反应和同类分子反应。大多数的基元反应都是双分子反应）。 ●异类分子反应：A+B → ●同类分子反应：A+A → 反应速率方程可表示为： 2017年5月5日3时10分 22 ⅲ、三分子反应：三分子反应数目级少，一般只出现在原子复合或自由基复合反应中。四个粒子同时碰撞在一起的机会极少，所以还没有发现有反应分子数大于三个分子的基元反应。 A*+A*+M →A2+M Cl*+ Cl*+M → Cl2 +M 2017年5月5日3时10分 23 2017年5月5日3时10分 24 实际上，绝大多数基元反应为双分子反应，单分子反应数目不多，三分子反应数目更少，一般只出现在原子复合或自由基复合的反应中。因为四个分子同时碰撞在一起的机会极少，所以至今没有发现有大于三个分子的基元反应。 质量作用定律只适用于基元反应。对于非基元反应需要分解为若干个基元反应，然后对每一个基元反应逐个应用质量作用定律。 在这种情况下，若某一物质同时出现在两个或两个以上的基元反应中，则对于该物质的净消耗速率或净生成速率为这几个基元反应的总和。 2017年5月5日3时10分 25 2017年5月