《物理化学》课程教学课件（PPT讲稿）11 化学动力学基础（一）

第十一章动力学基础（一） 积分法 微分法 半衰期法 孤立法 一级反应对峙反应 平行反应 连续反应 链反应

1 第十一章 动力学基础(一) 积分法 微分法 半衰期法 孤立法 一级反应 对峙反应 平行反应 连续反应 链反应

第十一章化学动力学基础（一） §11.1化学动力学的任务和目的 §11.2化学反应速率的表示法 §11.3化学反应的速率方程 §11.4具有简单级数的反应 §11.5几种典型的复杂反应 *§11.6基元反应的微观可逆性原理 §11.7温度对反应速率的影响 *§11.8关于活化能 §11.9链反应 *§11.10拟定反应历程的一般方法

2 §11.1 化学动力学的任务和目的 第十一章 化学动力学基础(一) §11.2 化学反应速率的表示法 §11.3 化学反应的速率方程 §11.4 具有简单级数的反应 §11.5 几种典型的复杂反应 *§11.6 基元反应的微观可逆性原理 §11.7 温度对反应速率的影响 *§11.8 关于活化能 §11.9 链反应 *§11.10 拟定反应历程的一般方法

§11.1化学动力学的任务和目的 化学热力学的研究对象和局限性 研究化学变化的方向、能达到的最大限度以及 外界条件对平衡的影响。化学热力学只能预测反应 的可能性，但无法预料反应能否发生？反应的速率 如何？反应的机理如何？例如： △，G/kJ.mol 3 5N,+耳→NIg -16.63 H2+O2→H2O) -237.19 热力学只能判断这两个反应都能发生，但如何使 它发生，热力学无法回答。 3

3 §11.1 化学动力学的任务和目的 研究化学变化的方向、能达到的最大限度以及 外界条件对平衡的影响。化学热力学只能预测反应 的可能性，但无法预料反应能否发生？反应的速率 如何？反应的机理如何？例如： 2 2 3 2 2 2 1 3 N H NH (g) 2 2 1 H O H O(l) 2 + ⎯⎯→ + ⎯⎯→ 1 r m / kJ mol 16.63 237.19 G −   − − 热力学只能判断这两个反应都能发生，但如何使 它发生，热力学无法回答。 化学热力学的研究对象和局限性

基本任务： 1、研究各种因素（浓度、温度、光、介质 .)对反应速率的影响。 2、指示反应的机理（即反应实际进行的具 体步骤)。 3、研究物质的结构与反应速率的关系

4 1、 研究各种因素（浓度、温度、光、介质 ）对反应速率的影响。 2、指示反应的机理（即反应实际进行的具 体步骤）。 3、研究物质的结构与反应速率的关系。 基本任务：

目的： 控制反应速率 控制反应机理 得到预期的产品。 不同的反应，往往速率相差很大，可分： 慢：如岩石风化，地壳中的某些反应。 中：几十秒~几十天范围一本课程主要研究 对象。 快：离子反应，爆炸反应一现代动力学研究的 活跃领域，激光、分子束技术

5 控制反应速率 控制反应机理 目的： 得到预期的产品。 不同的反应，往往速率相差很大，可分： 慢：如岩石风化，地壳中的某些反应。 中：几十秒  几十天范围—本课程主要 研究 对象。 快：离子反应，爆炸反应—现代动力学研究的 活跃领域，激光、分子束技术

§11.1化学动力学的任务和目的 化学动力学的研究对象 化学动力学研究化学反应的速率和反应的机理以 及温度、压力、催化剂、溶剂和光照等外界因素对反 应速率的影响，把热力学的反应可能性变为现实性 例如： 动力学认为： N2+ H2→NH,(g)号 需一定的T,p和催化剂 2 H,+20,→H,00 点火，加温或催化剂

6 化学动力学研究化学反应的速率和反应的机理以 及温度、压力、催化剂、溶剂和光照等外界因素对反 应速率的影响，把热力学的反应可能性变为现实性 化学动力学的研究对象 2 2 3 2 2 2 1 3 N H NH (g) 2 2 1 H O H O(l) 2 + → + → 例如： 动力学认为： 需一定的T，p和催化剂 点火，加温或催化剂 §11.1 化学动力学的任务和目的

化学动力学发展简史 19世纪后半叶，宏观反应动力学阶段。主要成就 是质量作用定律和Arrhenius公式的确立，提出了 活化能的概念。 20世纪前叶，宏观反应动力学向微观反应动力 学过渡阶段 20世纪50年代，微观反应动力学阶段。对反应 速率从理论上进行了探讨，提出了碰撞理论和过 渡态理论，建立了势能面。发现了链反应，从总 包反应向基元反应过渡。由于分子束和激光技术 的发展，开创了分子反应动态学

7 •19世纪后半叶，宏观反应动力学阶段。主要成就 是质量作用定律和Arrhenius公式的确立，提出了 活化能的概念。 化学动力学发展简史 •20世纪50年代，微观反应动力学阶段。对反应 速率从理论上进行了探讨，提出了碰撞理论和过 渡态理论，建立了势能面。发现了链反应，从总 包反应向基元反应过渡。由于分子束和激光技术 的发展，开创了分子反应动态学。 •20世纪前叶，宏观反应动力学向微观反应动力 学过渡阶段

化学动力学发展简史 近百年来，由于实验方法和检测手段的日新月异， 如磁共振技术、闪光光解技术等，使化学动力学 发展极快 1950年左右，测时间分辨率小于 10-3s 1970年左右，测时间分辨率到了106s 1980年左右，测时间分辨率到了1012s 2000年左右，测时间分辨率到了1015s •动力学理论尚不够完善，还需继续努力

8 •近百年来，由于实验方法和检测手段的日新月异， 如磁共振技术、闪光光解技术等，使化学动力学 发展极快 1950年左右，测时间分辨率小于 •动力学理论尚不够完善，还需继续努力 化学动力学发展简史 3 10 s − 1970年左右，测时间分辨率到了 6 10 s − 1980年左右，测时间分辨率到了 12 10 s − 2000年左右，测时间分辨率到了 15 10 s −

§11.2 化学反应速率的表示法 速度 velocity 是矢量，有方向性。 速率 rate 是标量，无方向性，都是正值。 例如： R> 速度 dR]0 dt dt

9 §11.2 化学反应速率的表示法 速度 velocity 是矢量，有方向性。 速率 rate 是标量 ，无方向性，都是正值。 d[R] d[P] 0 0 d d t t 速度   d[R] d[P] 0 d d t t 速率 − =  例如: R P ⎯⎯→

瞬时速率 d[P] dt 产物P] d[RJ 反应物[R] dt 时间t 反应物和产物的浓度随时间的变化 10

10 瞬时速率 浓度 c 时间 t 反应物[R] d[P] dt d[R] dt 反应物和产物的浓度随时间的变化 产物[P] t