第一章 基本概念和速率方程的建立.ppt

高等物理化学 —— 化学动力学部分 主讲教师：陈 平 内容目录 第一章 基本概念和速率方程的建立 第二章 简单反应动力学 第三章 复杂反应动力学 第四章 反应速率理论和反应机理的演释 第五章 催化反应动力学 参考书目 1、S.R. Logan, Fundamentals of Chemical Kinetics, Addison Wesley Longman, London, 1996. 2、臧雅茹著，化学反应动力学，南开大学出版社，天津，1995。 3、李作骏编著，多相催化反应动力学基础，北京大学出版社，北京， 1990。 4、韩德刚等编著，化学动力学基础，北京大学出版社， 北京， 1998。 5、金松寿，化学动力学，上海科技出版社，上海，1959。 6、王文清等编著，物理化学习题精解(下册)，科学出版社，北京，1999。 第一章 基本概念和速率方程的建立 第一节 前 言 问题的提出： 研究化学反应是如何进行的？ 如何控制好化学反应的过程？ 怎样揭示化学反应的历程和研究物 质的结构与其反应能力的关系？ ————化学动力学的研究范围 化学动力学研究的基本内容 通过实验确定能够描述动力学结果的速率方程 建立一种与速率方程相符的反应机理（分子模型） 根据特定机理提出有关速率常数的理论 化学动力学领域的三次诺贝尔化学奖 年 份 1999 1986 1956 获奖者 A.H.Zewail (美国) 李远哲(美籍华人) C.N.Hinchelwood(英国) D.R.Herschbach(美国) N.Semenov(前苏联) J.Polanyi(加拿大) 成 就 飞秒激光技术研 发展了交叉分子束技术 对化学反应机理和 究超快化学反应 红外线化学发光方法 链式反应的研究 过程和过渡态 对微观反应动力学 研究作出的贡献 化学动力学研究的两大目的 一是了解反应路径、提供反应机理(可能的反应机理 ) —— 基础科学 二是为化学反应器设计提供基础 —— 基础科学的实际应用 化学动力学与化学热力学的不同之处 热力学研究当反应条件发生改变时最终会达到什么样的状态，研究的是不同状态的关系，而不关心其是怎么达到的。 动力学研究化学反应过程的速率，研究的是以怎样的反应路径（机理）和以怎样的速率达到另一状态 。 例如：H2+O2→H2O , △G =-287.19kJ/mol H2+O2→H2O , △G =-287.19kJ/mol H2+O2→H2O，热力学极有利，但在室温下把其放在一起，几乎观察不到有反应，因为速率太慢了，但如加上金属催化剂或加热至800℃以上，反应可瞬间完成甚至发生爆炸，其速率范围变化非常大。 化学热力学的研究对象和局限性 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，但如何使它发生？反应的速率如何？反应的机理又如何呢？例如： 热力学只能判断反应能发生，但如何使它发生，热力学无法回答。 化学动力学研究的具体对象 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。 与化学动力学相关的某些学科 学 科 应 用 物理学 粘度、扩散、核过程 化学工程 反应器设计 电化学 电极过程 无机化学 反应机理 有机化学 反应机理 医学