H2(g)+3O2(g)=H20(1), AG m=-237.2K'mor 根据热力学的计算,这一反应发生的趋势很大,但却不能表明反应以多大速率进行。实际上,在 般温度下,此反应几乎不会发生。要想解决在什么条件下才能实现反应的问题,必需进行动力学研究。只 有通过这类研究,找到实现反应的条件以后,才能全面地解决实际问题。例如上述反应,如果把温度升高 到700K,它便以爆炸的方式快速进行。 2化学动力学的任务及其研究内容 化学动力学的主要任务时研究反应速率及其所遵循的规律和各种因素对反应速率的影响,从而给人们 提供化学反应的条件,揭示化学反应历程,找出决定反应速率的关键所在,使反应按照我们所需要的方向 进行,并得到人们所希望的产品。它包括以下三个层次的研究内容:1)宏观反应动力学。它是以宏观反 应动力学实验为基础的,研究从复合反应到基元反应的动力学行为,由于这方面的研究在化工生产中起着 十分重要的作用,所以它在理论和应用的研究上获得了很大的发展:2)基元反应动力学。它是以大量的 微观分子反应动力学行为为出发点,借助于统计力学的方法,研究宏观反应动力学行为:3)分子反应动 力学。这是近年来新发展的一个领域,它通过分子束散射技术和远红外化学冷光,凭借于量子力学的理论 模型,研究单个分子通过碰撞发生变化的动力学行为 从历史上看,化学动力学较之化学热力学来说是一门新兴的学科,其理论和实验技术,都存在着一系 列的疑难问题有待解决 二反应速率( reaction rate) 反应从开始到达平衡前,反应物逐渐减少,产物逐渐增加(见图7-1-1),参加反应的各种物质的物 质量随时间在不断地变化,所以反应速度一般指的是瞬时速度。 c(反应物) 图7-1-1反应物、产物的浓度c随时间t的关系 对一个按确定计量式进行的反应 0=∑V。B 传统定义:反应速率定义为单位时间,单位体积某种物质因反应而增加或减少的物质的量。 rB=士}如 对于恒容反应 例如 N2+3H2→2NH3 可以用任一种参加反应的物质来量度反应速率。但因反应计量系数的限制,选用不同物质来量度反应 速率时,其数值不一定相同。它们之间的关系是 为了克服因选用不同物质而造成反应速率不一致的缺陷,国际理论与应用化学协会规定用反应进度对 时间的变化率来表示反应速度。 定义:5=}当(721-1)H2 (g) + 2 1 O2 (g) = H2O (l), ∆GΘ m=-237.2KJ·mol-1 根据热力学的计算，这一反应发生的趋势很大，但却不能表明反应以多大速率进行。实际上，在一 般温度下，此反应几乎不会发生。要想解决在什么条件下才能实现反应的问题，必需进行动力学研究。只 有通过这类研究，找到实现反应的条件以后，才能全面地解决实际问题。例如上述反应，如果把温度升高 到 700K，它便以爆炸的方式快速进行。 2 化学动力学的任务及其研究内容 化学动力学的主要任务时研究反应速率及其所遵循的规律和各种因素对反应速率的影响，从而给人们 提供化学反应的条件，揭示化学反应历程，找出决定反应速率的关键所在，使反应按照我们所需要的方向 进行，并得到人们所希望的产品。它包括以下三个层次的研究内容：1）宏观反应动力学。它是以宏观反 应动力学实验为基础的，研究从复合反应到基元反应的动力学行为，由于这方面的研究在化工生产中起着 十分重要的作用，所以它在理论和应用的研究上获得了很大的发展；2）基元反应动力学。它是以大量的 微观分子反应动力学行为为出发点，借助于统计力学的方法，研究宏观反应动力学行为；3）分子反应动 力学。这是近年来新发展的一个领域，它通过分子束散射技术和远红外化学冷光，凭借于量子力学的理论 模型，研究单个分子通过碰撞发生变化的动力学行为。 从历史上看，化学动力学较之化学热力学来说是一门新兴的学科，其理论和实验技术，都存在着一系 列的疑难问题有待解决。 二.反应速率 (reaction rate) 一反应从开始到达平衡前，反应物逐渐减少，产物逐渐增加（见图 7-1-1），参加反应的各种物质的物 质量随时间在不断地变化，所以反应速度一般指的是瞬时速度。 图 7-1-1 反应物、产物的浓度 c 随时间 t 的关系 对一个按确定计量式进行的反应 0=∑ν B B 传统定义：反应速率定义为:单位时间,单位体积,某种物质因反应而增加或减少的物质的量。 r B =± V 1 dt dnB 对于恒容反应 r B =± dt dcB 例如: N2 + 3H2→ 2NH3 r =- N2 dt dCN2 r =- H2 dt dCH 2 r = NH3 dt dCNH3 可以用任一种参加反应的物质来量度反应速率。但因反应计量系数的限制，选用不同物质来量度反应 速率时,其数值不一定相同。它们之间的关系是 - dt dCN2 =- 3 1 dt dCH 2 = 2 1 dt dCNH3 为了克服因选用不同物质而造成反应速率不一致的缺陷，国际理论与应用化学协会规定用反应进度对 时间的变化率来表示反应速度。 定义：r= V 1 ξ = V 1 dt dξ (7-1-1)