反应速率与反应物的本质.doc

化學反應速率 反應速率定義 碰撞學說 活化錯合物、活化能 影響反應速率的因素 反應物本質 濃度 表面積 溫度 催化劑 反應速率 反應速率(Reaction Rate) 單位：莫耳數/秒、克/秒 測定法： 選取最容易測量的物質：如有色物質、生成沈澱、導電度變化等。 反應速率(r)的表示法 aA+bB→cC+dD之反應而言 r=k[A]m[B]n 反應級數：指各成分濃度之指數 對A為m級，對B為n級，全反應(m+n)級 可為正、負、0、分數→其值由實驗求得 (m+n)大小與反應速率無直接關係，僅用於說明r受濃度影響程度。 級數愈大，表示r受濃度變化影響愈大。 A→生成物而言 零級反應： 單位時間內，反應物濃度之改變量相同；如等速直線運動。 半生期： 一級反應： 單位時間內，反應物濃度之變化率相同，如等加速度運動。 半生期： 反應速率常數(k)：是一種比例常數 k不受濃度因素(壓力、體積)及反應熱的影響 影響速率常數(k)之因素： 反應物的種類：影響所需活化能。 溫度(T)：T↑，k↑。 催化劑：加入正催化劑，k↑。 活化能(Ea)：Ea ↑，R ↓，k ↓。 單位： (濃度)1-(m+n)．(時間)-1 ，M1-X．t-1或mmHg．t-1 0 級反應 → M．t-1 1 級反應 → t-1(濃度或壓力均相同) 2 級反應 → M-1．t-1 碰撞學說 物質是由粒子所組成的，化學反應就是不同粒子間所引起的變化。 粒子在溶液中不停運動，粒子互相碰撞一起時原子及離子重新排列，而形成新的化合物。 反應速率與粒子間之有效碰撞頻率成正比。 有反應，必有碰撞→有效碰撞(a) 有碰撞並不一定有反應→無效碰撞(圖b,c) 活化錯合物與活化能 活化錯合物是一種過渡狀態的物質，可分解為生成物，大部份反應粒子由於動能不足，在碰撞後不起化學變化，又互相分開。 活化錯合物圖示：(單步驟反應而言) 活化能(Ea)：由反應物產生活化錯合物所需的能量 正反應活化能(Ea)：活化錯合物位能-反應物位能 逆反應活化能(Ea’ )：活化錯合物位能-生成物位能 反應速率與反應物的本質 物種不同，原子間鍵結方式不同，故破壞其結構時，所需能量亦不同，不涉及鍵的破壞與生成的反應，其反應較快。 一般而言，室溫下常有下列規則： 酸鹼中和＞離子反應＞有機反應＞燃燒反應 物種活性愈大，反應速率愈快。 例：H2+X2→2HX，F2＞Cl2＞Br2＞I2 濃度與反應速率的關係 反應物濃度愈大，粒子間碰撞次數愈多，反應速率愈大。 例：將同大、同質量的貝殼二片，投入不同濃度的稀鹽酸中，溶液濃度大者，反應速率較大。 反應速率與反應物濃度有關，但其確實的關係，要由實驗的結果才能知道，不能由反應方程式看出來。 表面積與反應速率的關係 反應物總表面積愈大，則粒子碰撞次數愈多，反應速率愈大。 例1：大塊木材不容易點燃，劈成碎片較易點燃。 例2：散開的紙比整疊紙燒得快。 流體與反應速率的關係 液體和氣體(合稱流體)，其粒子自由運動性比固體大，容易發生較多次數的碰撞，因此反應較快。 同一條件下，反應速率： 氣體＞液體＞固體。 氣體反應比液體快，一旦反應開始就迅速進行，往往因反應時放熱太多而引起爆炸。 溫度對反應速率的影響 物質的溫度和組成的粒子運動快慢有關。 高溫時，粒子運動較快，單位時間內粒子碰撞的次數及能量就會隨著溫度上升而增加，但兩者不成正比關係。 例：冰箱保存食物 例：汽油十空氣 燃燒。 在室溫的範圍內，大約每升高10℃，則反應速率增加1倍。 20℃ →32秒 30℃→16秒 催化劑與反應速率的關係 催化劑(觸媒)：能改變化學反應速率，而本身(化學組成、質量)最後仍不變的物質。 原理： 催化劑參與反應過程，最後再釋出。對原來的反應物提供一條新的反應路徑，提供較低活化能的反應步驟，故可改變反應速率。 性質： 僅能改變反應速率，不能使不反應變成能反應 不能改變反應物或生成物的量。 具有選擇性。 改變反應速率是雙方面的，催化劑不能改變平衡狀態。 本身的化學組成、質量不變，但物理性質則多少會改變。 種類： 正催化劑：降低反應的最低能量，加速反應速率 負催化劑：增加反應的最低限能量，減慢反應速率 氟氯碳化物(CHLORDFLUOROCARBONS) 氟氯碳化物 簡介 CFCs對臭氧層的影響 CFCs濃度預估 其他溫室效應氣體 影響 聯合效應 溫度增加的區域效應 平流層臭氧量的變化 臭氧的功用 氟氯碳化物(CHLORDFLUOROCARBONS) 組成：氯、氟、碳原子 來源：人類活動所產生，非自然發生 特性：墮性且不溶於水，無法經由化學 或降雨而去除 主要兩種CFCs：三氯氟化甲烷(CFCL