第十一章化学动力学
第十一章 化学动力学
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: △G3/kJ.mol N2+H2 NH,(g) 2 1663 H2+=O2—>H2O() 237.19 热力学只能判断这两个反应都能发生,但如何使它发 生,热力学无法回答
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： 2 2 3 2 2 2 1 3 N H NH (g) 2 2 1 H O H O(l) 2 + ⎯⎯→ + ⎯⎯→ 1 r m / kJ mol 16.63 237.19 G − − − $ 热力学只能判断这两个反应都能发生，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
化学动力学的研究对象 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。 例如: 动力学认为 N2+H2→NH3(g)需一定的7,p和催化剂 2 H2+O2→>H2O()点火,加温或催化剂
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 2 2 3 2 2 2 1 3 N H NH (g) 2 2 1 H O H O(l) 2 + → + → 例如： 动力学认为： 需一定的T，p和催化剂 点火，加温或催化剂
热力学:研究过程的可能性 °动力学:研究过程的现实性 °热力学不考虑时间因素,所以热力学上 可以发生的过程只是现实可能发生的过 程,不是必然发生的。比如一个化学反 应的摩尔反应吉布斯函数变尽管为负, 但由于反应阻力很大,有可能实际上并 不发生,因而必须研究动力学问题,即 过程发生的速度问题。 但热力学上不能发生的过程,在现实中 肯定是不能发生的
• 热力学：研究过程的可能性 • 动力学：研究过程的现实性 • 热力学不考虑时间因素，所以热力学上 可以发生的过程只是现实可能发生的过 程，不是必然发生的。比如一个化学反 应的摩尔反应吉布斯函数变尽管为负， 但由于反应阻力很大，有可能实际上并 不发生，因而必须研究动力学问题，即 过程发生的速度问题。 • 但热力学上不能发生的过程，在现实中 肯定是不能发生的
化学动力学发展简史 1848年 vant Hoff dIn K △U dInk E 提出: dT rT2 dT R72 K .18914F Arrhenius k= A exp(a) RT 设E为与7无关的常数 1935年ying等提出过渡态理论 1960年交叉分子束反应,李远哲等人1986年 获诺贝尔化学奖
•1848年 van’t Hoff 提出： 2 c a 2 d ln d ln d d K k E T RT T T U R = = $ b f c k k K = •1891年 Arrhenius a exp( ) E k A RT = − 设 Ea 为与T无关的常数 •1935年 Eyring等提出过渡态理论 •1960年 交叉分子束反应，李远哲等人1986年 获诺贝尔化学奖 化学动力学发展简史
§111化学反应的反应速率及速率方程
§11.1 化学反应的反应速率及速率方程
1反应速率的定义 速度 Veloci!y是矢量,有方向性。 速率Rate是标量,无方向性,都是正值。 例如 r-> P 速度 R d[p > dt dt 速率 dir d[pi >0
1.反应速率的定义 速度 Velocity 是矢量，有方向性。 速率 Rate 是标量 ，无方向性，都是正值。 d[R] d[P] 0 0 d d t t 速度 d[R] d[P] 0 d d t t − 速率 = 例如: R P ⎯⎯→
平均速率 平均速率 R P ([R]2-[R]1) P R [R1] ([P]2-[P1) [R2] Up t2-t1 它不能确切反映速率的变 化情况,只提供了一个平 均值,用处不大
平均速率 2 1 R 2 1 2 1 P 2 1 ([R] [R] ) ([P] [P] ) t t t t − − = − − = − v v 它不能确切反映速率的变 化情况，只提供了一个平 均值，用处不大
平均规率 平均速率 R P [R1 [R2]
平均速率
踢时速率 dIP dt 产物(P) R—>P diri R dri dt 反应物(R) dP 时间t 反应物和产物的浓度随时间的变化 dt 在浓度随时间变化的图上,在时间t时,作交点的切线, 就得到t时刻的瞬时速率。显然,反应刚开始,速率大,然后 不断减小,体现了反应速率变化的实际情况
瞬时速率 R p R P d[R] d d[P] d t t ⎯⎯→ − = = v v 在浓度随时间变化的图上，在时间t 时，作交点的切线， 就得到 t 时刻的瞬时速率。显然，反应刚开始，速率大，然后 不断减小，体现了反应速率变化的实际情况