物理化学简明教程第四版课件079.ppt

1. 化学动力学的任务和目的 目的：通过化学动力学的研究，可以知道如何控制反应条件以改变反应速率。使反应按人们所希望的速率进行，并得到人们所希望得到的产物。 如工业上的许多反应，我们可以通过控制反应条件以提高反应速率从而达到提高产率的目的；而对另一些反应，我们则希望降低其反应速率，如金属的腐蚀、食品变质、塑料老化、人体衰老等过程。 热力学与动力学的关系 反应进度 4. 基元反应 5. 质量作用定律 6. 反应机理 6. 反应机理 7. 反应的级数 反应级数和反应分子数 反应级数和反应分子数 练习 判断下列说法是否正确： 1.基元反应的反应级数等于反应分子数。 2.反应级数不一定是简单的正整数。 3.反应分子数只能是正整数，一般不会大于3。 4.具有简单级数的反应是基元反应。 5.基元反应具有简单的级数。 6.不同反应若具有相同级数形式，一定具有相同的反应机理。 7.某化学反应式为A+B=C，则该反应为双分子反应。 碳断代技术 碳断代技术 改变物质数量比例的方法确定反应级数 势能面 马鞍点 (saddle point) 反应坐标 (reaction coordinate) 势能面投影图 ③不同反应，Ea越大，k随T的变化率越大 由 Ea越大， 越大，k随T变化越显著 ④同一反应，T越大，k随T的变化率越小。 由 T越大， 越小，k随T变化越不显著。 §9.5 温度对反应速率的影响 2）由已知的某温度下的速率常数，求算另一温度 下的速率常数 3）求反应的适宜温度 根据规定时间内反应程度的要求，求出k2，在已知反应活化能Ea及另一温度T1时的速率常数k1的条件下，求出k2是的温度T2。 §9.5 温度对反应速率的影响 看书P355例8。 看书P355例9。 ①对简单反应或复杂反应中任一基元反应总适用。 ②对于速率公式具有简单形式的复杂反应也适 用，此时Ea为“表现活化能”。 例如 k（表现）=k1k2/k-1 则Ea（表现）=Ea,1+Ea,2-Ea,-1 ③对于速率公式不具有 ④公式中视Ea与T无关，但实际上Ea略与T有关。 形式的复杂反应,公式不适用。 §9.5 温度对反应速率的影响 关于阿累尼乌斯公式的补充说明： 碰撞理论是在接受了阿累尼乌斯关于“活化分子”和“活化能”概念的基础上，利用气体分子运动论，在1918年由路易斯建立起来的。该理论有两点基本看法： ①两个反应物分子要发生反应的先决条件是 必须碰撞。 ②不是任何两个反应物分子之间的碰撞都能发生反应，只有当两个反应物分子的能量超过一定数值时，碰撞后才能发生反应。 §9.6 双分子反应的简单碰撞理论 §9.6 双分子反应的简单碰撞理论 根据以上两点基本看法，活化分子在单位时间 内的碰撞数就是反应速率 Z――反应系统中单位体积单位时间内分子之间的 碰撞数 q――有效碰撞在总碰撞数中所占的分数 1. 碰撞数Z的求算 假设分子为刚性球体，根据气体分子运动论， A,B两种不同分子间的互碰频率为： ——碰撞截面，为碰撞几率大小的量度。 §9.6 双分子反应的简单碰撞理论 当体系中只有一种A分子，两个A分子之间的互相碰撞时，每次碰撞需要两个A分子，为防止重复计算，在碰撞频率中除以2，所以两个A分子互碰频率为： §9.6 双分子反应的简单碰撞理论 2. 有效碰撞分数q的计算 §9.6 双分子反应的简单碰撞理论 分子互碰并不是每次都发生反应，只有相对平动能在连心线上的分量大于阈能的碰撞才是有效的，所以绝大部分的碰撞是无效的。 要在碰撞频率项上乘以有效碰撞分数q。 §9.6 双分子反应的简单碰撞理论 反应阈能又称为反应临界能。两个分子相撞，相对动能在连心线上的分量必须大于一个临界值 Ec，这种碰撞才有可能引发化学反应，这临界值Ec称为反应阈能。 Ec值与温度无关，实验尚无法测定，而是从实验活化能Ea计算。 3. 速率常数k的计算 按质量作用定律 k’——用分子数表示的速率常数 C’A，C’B——单位体积中的分子数 指NA/V，NB/V §9.6 双分子反应的简单碰撞理论 比较上式 与 比较，只要将Ec与Ea看作相等，则 将Z的计算公式代入k’表达式，可求算出k’。 §9.6 双分子反应的简单碰撞理论 欲检验碰撞理论成功与否，只需比较k和 k’值。ｋ＇的单位是 ，ｋ的单位是 4. 碰撞理论的成功与