第八章 化学反应动力学.pptVIP

1 第八章 化学动力学基础 2 §8-1 化学动力学的目的和任务 (2) 若可能进行，多长时间能实现？微观上如何进行的？ ------反应速率和机理问题。 研究任一化学反应有两个基本问题需要考虑: (1) 有无可能性；其最后结果如何？-------化学反应的方向和限度问题。 3 许多化学反应，热力学的角度分析可能性很大，但现实中却难以觉察它们在进行，原因是反应速率极慢。 rGmө (298K)= – 394.2 kJ·mol-10 §8-1 化学动力学的目的和任务 4 再如 2H2+O2  2H2O rGmө(298K)= – 237.2 kJ·mol-1 HCl+NaOHNaCl+H2O rGmө= – 79.91 kJ·mol-1 §9-1 化学动力学的目的和任务 其自发趋势很大，但反应速率很小(氢反应掉一半约需1025年) 反应的趋势似乎小些，但瞬间即可完成。 5 §8-1 化学动力学的目的和任务 因此，反应进行的趋势与速率是两回事。 热力学认为在某条件下不可能发生的反应，就不必考虑其速率问题； 而如果热力学判断某反应可以发生，则还必须了解其实现的可行性，即进行动力学速率的研究。 热力学只能回答化学反应进行的可能性问题， 反应进行的现实性问题必须由动力学回答。 6 1、研究各种因素（浓度、温度、压力、催化剂、光、介质）对反应速率的影响。 2、揭示反应机理（即反应实际进行的具体步骤），研究物质的结构与反应性能的关系。 动力学基本任务： §8-1 化学动力学的目的和任务 控制反应速率 控制反应机理 目的： 得到预期的产品。 7 一、反应速率的表示法 §8-2 反应速率 二、反应速率的测定方法 三、化学反应的速率方程 8 为了克服因选用不同物质而造成反应速率不一致的缺陷，IUPAC规定，用反应进度ξ随时间的变化率来表示反应的转化速率。 一、 反应速率的表示法 The representation of reaction rate 所谓反应速率就是化学反应进行的快慢程度。如何定量表示，历史上出现过各种方法。 IUPAC（International Union of Pure and Applied Chemistry） 9 对任意反应 aA + bB = yY + z Z 一、 反应速率的表示法 νB计量系数，对反应物取负，对生成物取正。 1、反应进度 ξ 移项 0= – aA – bB + yY + z Z 10 对于任意反应 aA + bB  yY + z Z 2 、转化速率的定义 一、 反应速率的表示法 11 （1）转化速率与物质B的选择无关； （2）对任何条件下进行的反应，总是严格的、正确的; 一、 反应速率的表示法 说明： （3）但在具体应用上式时，需测定物质的量的变化，不够方便。因此结合具体系统，人们又采用了其他形式来定义反应速率。但不论怎样定义，都不能与上式抵触。 12 3. 单位体积的反应速率υ 一、 反应速率的表示法 υ单位： mol·m-3 ·s -1 或 mol ·L-1·s -1 对恒容反应 单位时间参与反应的某物质B的浓度变化率 13 例如，N2 + 3H2 =2NH3，等容条件下反应速率： 一、 反应速率的表示法 可见，在体积V恒定的条件下，对于指定的反应计量式，反应速率υ的数值与反应物或生成物的选择无关。 14 一、 反应速率的表示法 为了研究的方便，人们通常还采用某指定反应物A 的消耗速率来表示反应速率： 或生成物的增长速率来表示反应速率： 15 一、 反应速率的表示法 注意：如果反应式中A和Y计量系数不同，υA和 υY 数值不相等。 无论是消耗速率或增长速率，均须指明是对何种物质而言，即右下标A、Y等不可忽略。 16 一、 反应速率的表示法 对于气相反应，由于测量压力变化最为方便，人们通常还用反应物或产物的分压随时间的变化率，即dpB/dt，代替dcB/dt，来表示反应速率。 有的反应，反应物浓度以其他浓度方式表示，如[%B]，反应速率也可以用d[%B]/dt 来表示。 补充说明： 17 要测定反应在某一瞬间的速率dc/dt，可在反应进行后隔一定时间测定反应物或产物的浓度： 1、化学法： 化学法测浓度关键是“冻结反应”，方法有：骤冷、冲稀、加阻化剂或脱离催化剂等。 其优点是设备简单，测量直接; 缺点是很难找到合适的“冻结方法”。 2、物理法： 测量某种物理性质随时间的变化(如p、V、溶液的电导率、吸光度、旋光性、介电常数等)，条件是该性质与浓度有单值