基元反應(yīng)速率方程教學(xué)課件

第十一章:化學(xué)動(dòng)力學(xué)(chemicalkinetics)變化的可能性一化學(xué)熱力學(xué):解決變化的方向、限度及變化過程的能量轉(zhuǎn)化研究化學(xué)變化一變化的現(xiàn)實(shí)性—化學(xué)動(dòng)力學(xué):解決變化的速率及分析變化的具體過程化學(xué)動(dòng)力學(xué)(chemicalkinetics):是研究化學(xué)反應(yīng)速率(rateofreaction)和反應(yīng)機(jī)理(mechanismofreactio)的化學(xué)分支學(xué)科。研究內(nèi)容:化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的條件對(duì)反應(yīng)速率的影響;研究反應(yīng)機(jī)理,探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)與反應(yīng)能力之間的關(guān)聯(lián)。研究方法:宏觀方法:如,通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定反應(yīng)系統(tǒng)的濃度、溫度、時(shí)間動(dòng)力學(xué)法等宏觀量,并將其與經(jīng)驗(yàn)公式關(guān)聯(lián)起來微觀方法:如:利用激光、分子束等實(shí)驗(yàn)于段考察由特定能態(tài)下的反應(yīng)物分了通過單次碰撞轉(zhuǎn)變成另一特定能態(tài)的生成物分子的速率,得到微觀反應(yīng)速率常數(shù)。2第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)的速率對(duì)于一般的化學(xué)反應(yīng):aA+bB+…=兒+mM+可以表達(dá)為:反應(yīng)速率r:反應(yīng)進(jìn)度ξ隨時(shí)間的變化率de1dnB這樣定義的反應(yīng)速率r與所選取的物質(zhì)無關(guān)dt但與化學(xué)反應(yīng)計(jì)量式的寫法有關(guān)。定義恒容條件:反應(yīng)速率可用某組分的濃度隨時(shí)間的變化率表示dcn=dnn/V;∴定義即用單位體積內(nèi)反應(yīng)進(jìn)度隨時(shí)間的變化率來定義反應(yīng)速率恒容nacBⅤvpdtdt對(duì)于反應(yīng)aatbB=il+mMbdtdtdt反應(yīng)速率一般皆取正值,故以反應(yīng)物的消耗速率表示的反應(yīng)速率,或是以產(chǎn)物生成速率表示的反應(yīng)速率。即:dca動(dòng)于是有第二節(jié)化學(xué)反應(yīng)的速率方程基元反應(yīng)(elementaryreaction,簡稱元反應(yīng))定義:如果一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)物分子在碰撞中相互作用直接轉(zhuǎn)化為生成物分子,這種反應(yīng)即稱為基元反應(yīng)。如H2與L2生成H的氣相反應(yīng),經(jīng)研究證實(shí)是分三步進(jìn)行的(1)L2+M→2+M三步反應(yīng)的總結(jié)果為2)2I+M→I2+MH,+1,=2H端3)2I+H,→2HI反應(yīng)(1)~(3)都是一步直接轉(zhuǎn)化為生成物分子的反應(yīng),為基元反應(yīng)。反應(yīng)(4)并不是一步完成的反應(yīng),它是由三個(gè)基元反應(yīng)所構(gòu)成的非基元反應(yīng),也稱為總包反應(yīng)(overallreaction)因此:一般的化學(xué)反應(yīng)方程式只是一個(gè)計(jì)量方程式,只代表反應(yīng)總結(jié)果,不能反映進(jìn)行的實(shí)際途徑反應(yīng)的機(jī)理:揭示一個(gè)化學(xué)反應(yīng)從反應(yīng)物到生成物的反應(yīng)過程中經(jīng)歷的實(shí)際反應(yīng)步驟?；瘜W(xué)反應(yīng)方程式是否為基元反應(yīng)必須通過實(shí)驗(yàn)才能確定。基元反應(yīng)速率方程質(zhì)量作用定律化學(xué)反應(yīng)速率方程rateequationofchemicalreaction)表示反應(yīng)速率與參加反應(yīng)的各種物質(zhì)濃度及影響反應(yīng)的各種因素之間的關(guān)系,也稱為化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程基元反應(yīng)的速率方程最為簡單。質(zhì)量作用定律(awofmassaction)(Guldberg)和(Wage)):一定溫度下,化學(xué)反應(yīng)速率與各反應(yīng)物的濃度乘積成正比,濃度的方次是化學(xué)計(jì)量式中的系數(shù)。對(duì)于基元反應(yīng):題+bB+…=L+mM+帝反應(yīng)速率V∝cACB或Ⅴ=Kca.cbK:反應(yīng)速率常數(shù)Grateconstantofreaction)或反應(yīng)比速K物理意義:各反應(yīng)物質(zhì)皆為單位濃度時(shí)的反應(yīng)速率。影響K值因素:反應(yīng)類型、溫度、溶劑、催化劑等進(jìn)一步的研究證明:質(zhì)量作用定律只適用于基元反應(yīng)。反應(yīng)速率方程把影響反應(yīng)速率的因素分為兩部分:濃度影響:c反應(yīng)速率方程:V=KCaCB濃度以外因素影響:K速率常數(shù)k反映了除濃度以外的其它因素對(duì)反應(yīng)速率的影響。對(duì)不同的反應(yīng),k值不同;即使同一反應(yīng),當(dāng)溫度、溶劑、催化劑等改變時(shí),k值也將發(fā)生變化常見基元反應(yīng)速率方程:dca=ko(2)A+BBdcB=kcaC或