5 9 ·甲虫的御敌武器与过氧化氢的催化分解 00-05-09 1
00-05-09 1 • 甲虫的御敌武器与过氧化氢的催化分解
第五章化学动力学Chemistry Kinetics 1.引言 2.基本概念 3.反应速率方程 4.具简单反应级数的反应 5.反应级数的测定 6.复杂反应 7.温度对反应速度的影响 8.溶剂对反应速率的影响 9.光化学反应 00-05-09 2
00-05-09 2 1.引言 2.基本概念 3.反应速率方程 4.具简单反应级数的反应 5.反应级数的测定 6.复杂反应 7.温度对反应速度的影响 8.溶剂对反应速率的影响 9.光化学反应 第五章 化学动力学Chemistry Kinetics
第一节引言 1.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： △，G%/kJ·mol1 2 H:→NH,(g) -16.63 H 202-→H200 -237.19 00-05-09 3
00-05-09 3 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.化学热力学的研究对象和局限性 237.19 16.63 / kJ mol 1 rGm 第一节 引言
第一节引言 2.研究的内容 化学动力学研究的内容概括为以下两个方面： ·研究各种因素，包括浓度，温度，催化剂，溶剂，光 照等对化学反应速率影响的规律； 研究化学反应过程经历哪些具体步骤，即所谓反应 机理。 化学动力学与化学热力学的关系： ·化学热力学研究有关平衡的规律，化学动力学研究 有关速率的规律.但平衡常数与速率常数的大小没 有必然的联系. ,热力学与动力学相辅相成，化学研究中两方面都不 可或缺 00-05-09 4
00-05-09 4 ２.研究的内容 化学动力学研究的内容概括为以下两个方面: • 研究各种因素, 包括浓度, 温度, 催化剂, 溶剂, 光 照等对化学反应速率影响的规律; • 研究化学反应过程经历哪些具体步骤, 即所谓反应 机理. 化学动力学与化学热力学的关系: • 化学热力学 研究有关平衡的规律, 化学动力学研究 有关速率的规律. 但平衡常数与速率常数的大小没 有必然的联系. • 热力学与动力学相辅相成, 化学研究中两方面都不 可或缺. 第一节 引言
3.应用领域 >应用领域：实验室和工业生产中，化学反应一般 都是在反应器中进行，反应速率直接决定了一定时 间内所能达到的得率或产量； >生物界的反应是在器官乃至细胞中进行，反应速 率影响着营养物质的转化和吸收以及生物体的新 陈代谢； >对于大气和地壳，反应在更大规模的空间进行， 反应速率决定着臭氧层的破坏、酸雨产生、废物 降解、矿物形成等生态环境和资源的重大问题. 00-05-09 5
00-05-09 5 Ø应用领域: 实验室和工业生产中, 化学反应一般 都是在反应器中进行, 反应速率直接决定了一定时 间内所能达到的得率或产量; Ø生物界的反应是在器官乃至细胞中进行, 反应速 率影响着营养物质的转化和吸收以及生物体的新 陈代谢; Ø对于大气和地壳, 反应在更大规模的空间进行, 反应速率决定着臭氧层的破坏、酸雨产生、废物 降解、矿物形成等生态环境和资源的重大问题. ３.应用领域
4.化学动力学的发展： 干九世纪的后叶： 1)质量作用定律2)阿仑尼乌斯公式： 3)活化能的概念； 二十世纪的前叶 1)碰撞理论； 2)过渡状态理论 3)链反应，自由基，基元反应 主要为反应历程的研究 微观发展 测试手段的发展，促进了反应速度理论以及反应历 程理论的高度发展 00-05-09 6
00-05-09 6 ４.化学动力学的发展： 十九世纪的后叶： 1）质量作用定律 2）阿仑尼乌斯公式； 3）活化能的概念； 二十世纪的前叶 1)碰撞理论； 2）过渡状态理论 3）链反应，自由基，基元反应 主要为反应历程的研究 微观发展 测试手段的发展，促进了反应速度理论以及反应历 程理论的高度发展
第二节基本概念 一.化学反应速率的表示方法 对于任意反应0=∑B,反应进度的微变表示为 dξ=ve dng 1.转化速率 5:5 1( nB 单位mos-1 dt VB dt 广延性质 J 1dnp)_1d血c_1d血H) dt a dt d dt dt h dt 2.反应速率r: 单位m0m-3s-1 vav dt 强度性质 00-05-09 7
00-05-09 7 第二节 基本概念 一.化学反应速率的表示方法 对于任意反应 0 = BB B, 反应进度的微变表示为 B 1 d B dn 1.转化速率 : 单位mol·s－1 广延性质 2.反应速率r : 单位mol·m－3·s－1 强度性质 dt dn (t) h 1 dt dn (t) g 1 dt dn (t) d 1 dt dn (t) a 1 dt dξ J A D G H
第二节基本概念 消耗速率： 1; dcA V恒定) V dt dt 生成速率： 1 dcz: dcz V恒定) V dt dt 注意：转化速率5和反应速率ω都与物质B的选择无关，但某 物质的消耗速率或生成速率须指明所选择的物质。 3.表示方法 2NO+Bt2→2NOBr f= 1 dINO]d[Br 21 1 dINOBr] 2 dt dt 2 dt 00-05-09 十
00-05-09 8 消耗速率: 生成速率: 注意: 转化速率 和反应速率 都与物质 B 的选择无关, 但某 物质的消耗速率或生成速率须指明所选择的物质. 3.表示方法 dt d[NOBr] 2 1 dt d[Br ] dt d[NO] 2 1 r 2 2NO Br 2NOBr 2 (V恒定) dt dc ; r dt dn V 1 r A A A A (V恒定) dt dc ; r dt dc V 1 r Z Z Z Z 第二节 基本概念
二.反应机理的含义 1.反应机理：基元反应组合成复合反应的方式或先后次序.反 应机理是指反应物变为产物所经历的途径，故又称为反应历 程。 反应机理：H2+C2=2HCI C12→2C1· C1·+H2→HC1+H· H·+C12→HC1+C1· 2C1·+M→C12+M H2+Br2=2HBr、H2+L2=2HI的历程与以上不同。 为自由基。 00-05-09 9
00-05-09 9 1.反应机理: 基元反应组合成复合反应的方式或先后次序.反 应机理是指反应物变为产物所经历的途径，故又称为反应历 程。 反应机理：H2+Cl2=2HCl H2+Br2=2HBr、H2+I2=2HI的历程与 以上不同。 为自由基。 二.反应机理的含义 Cl 2 2Cl· Cl·H 2 HCl H· H·Cl 2 HCl Cl· 2Cl· M Cl 2 M Cl·
二.反应机理的含义 2基元反应：由反应物一步生成产物的反应，没有可由宏 观实验方法检测到的中间物. 3.复合反应：由两个以上的基元反应组合而成的反应。 绝大多数化学反应是复合反应.过去一直认为反应H2+I2 →2HⅡ是基元反应，现在已知道它是由下列基元反应组 合而成的复合反应， L2台2I,2I+H2→2HⅡ 原则上，如果知道基元反应的速率，又知道反应机理， 应能预测复合反应的速率.反应机理通常要由动力学实验、 非动力学实验例如分离或检测中间产物、再结合理论分 析来综合判断.目前，多数反应机理还只是合理的假设. 00-05-09 10
00-05-09 10 2.基元反应: 由反应物一步生成产物的反应, 没有可由宏 观实验方法检测到的中间物. 3.复合反应: 由两个以上的基元反应组合而成的反应。 绝大多数化学反应是复合反应. 过去一直认为反应H2＋I2 2HI 是基元反应, 现在已知道它是由下列基元反应组 合而成的复合反应, I2 2I , 2I ＋H2 2HI 原则上, 如果知道基元反应的速率, 又知道反应机理, 应能预测复合反应的速率. 反应机理通常要由动力学实验、 非动力学实验例如分离或检测中间产物、再结合理论分 析来综合判断. 目前, 多数反应机理还只是合理的假设. 二.反应机理的含义