《物理化学》课程PPT教学课件：第十章 化学动力学基础（一）

第十章化学动力学基础(-) §101引言 、化学(反应)动力学 研究一个实际的化学反应过程,往往 需考察热力学和动力学两个方面

第十章 化学动力学基础（－） 一、化学（反应）动力学 • 研究一个实际的化学反应过程，往往 需考察热力学和动力学两个方面： §10.1 引言

1.热力学: 反应的方向、限度、外界对平衡的影响; 给出反应发生的可能性、平衡点即体系可 能的能量最低点。 它不考虑反应所需用的时间和中间历程。 2动力学: 反应速率、反应历程(机理),给出反应 若可能发生,能否转化为现实(即考虑反 应速率)

1. 热力学： • 反应的方向、限度、外界对平衡的影响； • 给出反应发生的可能性、平衡点即体系可 能的能量最低点。 • 它不考虑反应所需用的时间和中间历程。 2. 动力学： • 反应速率、反应历程（机理），给出反应 若可能发生，能否转化为现实（即考虑反 应速率）

化学动力学定义: “化学动力学是研究化学反应速率、反应 历程的学科。” 在“反应速率”、“反应历程”两个 概念中,“反应速率”比较不难理解 (严格的定义后述); 而新提出的概念“反应历程”指什么呢?

◼ 在 “反应速率” 、 “反应历程” 两个 概念中， “反应速率”比较不难理解 （严格的定义后述）； ◼ 而新提出的概念 “反应历程” 指什么呢？ 化学动力学定义： “化学动力学是研究化学反应速率、反应 历程的学科

二、反应历程(机理)及其意义 对于大多数化学反应,并非一步完成, 需分几步来完成: 反应物 R(reactant 反应历程 产物 P(product) 中间步骤?中间产物?

二、反应历程（机理）及其意义 ◼ 对于大多数化学反应，并非一步完成， 需分几步来完成：

反应历程研究的意义、作用 1.选择适当的反应历程,可以加快所需反 应的反应速度。 例如:合成氨反应: 3H2+N,→2NH32(300atm,5009C) 热力学计算得知: 转化率~26%(由平衡常数计算得

反应历程研究的意义、作用 1. 选择适当的反应历程，可以加快所需反 应的反应速度。 例如：合成氨反应： 3 H2 + N2 → 2 NH3（300 atm，500C） ◼ 热力学计算得知： 转化率～ 26%（由平衡常数计算得）

3H2N2→>2NH3(300atm,5009 考虑动力学因素: 反应若无催化剂,其反应速率→0,完全 不能用于生产; 若采用适合的催化剂,改变其反应历程, 则可加快反应的速度(常用Fe催化剂)。 研究反应机理,能为控制反应产物、反应 速度提供依据

考虑动力学因素： ◼ 反应若无催化剂，其反应速率 → 0，完全 不能用于生产； ◼ 若采用适合的催化剂，改变其反应历程， 则可加快反应的速度（常用 Fe 催化剂）。 ◼ 研究反应机理，能为控制反应产物、反应 速度提供依据。 3 H2 + N2 → 2 NH3（300 atm，500C）

2.a)研究反应机理,有助了解分子结构, 如化学键的构成、强弱等,因为反应 过程即键的破裂与形成的过程。 b)反之,由从理论上讲,由反应分子结 构,可推测反应机理。 但这相对于a)更困难。到目前为止, 真正搞清楚反应历程的化学反应并不 很多

2. a）研究反应机理，有助了解分子结构， 如化学键的构成、强弱等，因为反应 过程即键的破裂与形成的过程。 b）反之，由从理论上讲，由反应分子结 构，可推测反应机理。 ◼ 但这相对于a）更困难。到目前为止， 真正搞清楚反应历程的化学反应并不 很多

三、动力学与热力学的关系 1.对于一个实际应用的(等温等压)反应 反应物→产物(R>P) 若热力学√(△G0),则不必考虑动 力学因素,反应不可能

三、动力学与热力学的关系 1. 对于一个实际应用的（等温等压）反应： 反应物 → 产物（R → P） ◼ 若热力学√（rG  0），而且： ◆ 动力学√ 则反应可实用 ◆ 动力学× 则反应不实用 ◼ 若热力学×（rG  0），则不必考虑动 力学因素，反应不可能

即一个实际的反应:需热力学、动力学 均允许。 2.热力学(平衡点)→取决于反应体 系的性质 动力学(反应速率)→)与外部条件的 变化有关 →两者必定有联系

◼ 即一个实际的反应：需热力学、动力学 均允许。 2. 热力学（平衡点） → 取决于反应体 系的性质 动力学（反应速率）→ 与外部条件的 变化有关  两者必定有联系

就事物普遍联系的哲学观点看,对于某 反应体系,其热力学性质与动力学性 质必定是有一定联系的。 但就人们现有的认识水平,尚未有统 的定量方法把两者联系起来。 因此,目前多为相对独立地展开反应动 力学研究(尽管化学热力学已发展得比 较成熟)

◼ 就事物普遍联系的哲学观点看, 对于某 一反应体系，其热力学性质与动力学性 质必定是有一定联系的。 ◼ 但就人们现有的认识水平，尚未有统一 的定量方法把两者联系起来。 ◼ 因此，目前多为相对独立地展开反应动 力学研究（尽管化学热力学已发展得比 较成熟）