11、化学动力学一).pdf

第十一章 化学动力学（一） 本章基本要求 1、掌握化学反应速率的不同定义及其相互间的关系。 2、理解基元反应、非基元反应及其相互间的关系。 3、理解反应速率方程中的特性参数如分子数、级数、速 率常数的物理含义。 4、掌握零级、一级、二级反应速率方程的特点以及它们 的积分形式，了解其应用。 5、掌握利用实验数据获得动力学特征参数的积分法、微 分法、半衰期法及改变物质数量比例的方法。 第十一章 化学动力学（一） 6、掌握一级对峙反应、一级连串反应和一级平行反应的 速率方程的特点及其积分形式。 7、熟练掌握阿仑尼斯方程及其应用，理解参数阿仑尼斯 活化能、指前因子的物理含义。 8、了解链反应的特点，掌握建立复杂反应速率方程的平 衡态近似法和稳态近似法。 ???十一章 化学动力学（一） 11-1 概论 一、化学动力学的任务 如下面两个反应： (1) -237.12 3.78×1041 (2) -5.39 8.8 第十一章 化学动力学（一） 从热力学角度，反应(1)发生趋势比反应（2）大得 多，且在平衡时反应完成的程度很高；但在上述条件下 即使把H2、O2控制比例放在一起，经过数年都看不到有 H2O(l)生成，而反应(2)的速率快到很难测的程度，为什 么？热力学不能说明原因，可见热力学不能解决反应速 率问题，而速率恰恰是化工生产必须面临的问题。 第十一章 化学动力学（一） 再如，700K以上，卤化氢生成反应计量方程为： H2 + X2 (Cl,Br,I)= 2HX 研究发现其反应速率分别为： 第十一章 化学动力学（一） 出现这种差异之原因是其微观反应不相同，亦即其 微观反应之具体步骤——反应历程不同所致。因此欲真 正掌握反应速率之特征，必须研究反应的历程。 卤化氢之生成反应有不同的历程，归根结蒂是由于 反应物分子的结构、性质不同，故反应动力学的另一目 标是揭示分子结构与其反应性能之间的关系。 第十一章 化学动力学（一） 综上述，化学动力学的基本任务： 1、研究反应速率 即研究化学反应速率以及各种因素(c、T、p、介质、 催化剂等)对反应速率的影响，提供给人们选择反应的条 件，掌握并控制反应的手段，使反应按期望的速率进行。 2、揭示反应历程，并研究物质结构与反应能力之间的关系 所谓反应历程就是反应按什么途径，经那些步骤才转 化为最终产物。选择适当的反应途径，可使热力学预期的 可能性变为现实；由反应历程可知反应过程中旧键的破坏 和新键的形成方式，了解物质结构和反应能力的关系。 第十一章 化学动力学（一） 二、化学动力学的内容 1、宏观化学动力学 从宏观变量如c、T、p等出发，研究基元反应和复合 反应的速率，集中表现如何建立反应的速率方程。 速率方程有多种类型，它们的形式、特点有一定的规 律，宏观化学动力学的一个主要内容就是研究这种具有普 遍意义的规律。另一方面速率方程中包含若干特征参数， 如k、n 、Ea、A等，它们是反应物质的特性，宏观动力学 的另一主要内容，就是研究不同的反应特性。普遍规律和 反应特性相结合，可解决反应速率的实际问题。 第十一章 化学动力学（一） 2、微观化学动力学 从微观的物质特性如分子大小、构型及分子的平 动、转动、振动和电子运动出发，研究基元反应的速 率，这种研究不仅从理论上阐明速率方程的微观本 质，更重要的是有可能从微观的物质特性预测上述宏 观动力学特性。 第十一章 化学动力学（一） 三、发展史 开始研究反应速率至今约有二百年历史，但作为 一门独立学科来发展不到一百年。主要分三个阶段： 第一阶段： 十九世纪后半叶到二十世纪初，经典动力学阶段， 确定了质量作用定律，提出了Arrhenius方程（对反应速 率理论的发展有决定性意义）。 第二阶段： 二十世纪初至四十年代前后，发现链反应，提出 反应速率理论 第十一章 化学动力学（一） 1956年 Sem