上海应用技术大学（上海应用技术学院）：《物理化学》课程教学课件（讲稿）第十一章 化学动力学 chemical kinetics

第十一章化学动力学 chemical kinetics BC 入检测器 硬球碰撞理论 进入真空泵 +B+ 红外化学发光实验装置示意图

第十一章 化学动力学 chemical kinetics

化学动力学发展简史 .1891年Arrhenius k=Aexp(- Svante August Arrhenius阿累尼鸟斯 瑞典化学家(1859-1927 1903年因他提出了电离理论而获Nobel 化学奖

化学动力学发展简史 a exp( ) E k A RT •1891 年 Arrhenius = − Svante August Arrhenius阿累尼乌斯 瑞典化学家(1859-1927) 1903年因他提出了电离理论而获Nobel 化学奖

1921年 Lewis提出简单碰撞理论 1935年 Eyring等提出过渡态理论 B 硬球碰撞理论 4+B+ Gilbert Newton Lewis Henry Eyring 路易斯 1901-1981 1875-1946年

•1921年 Lewis提出简单碰撞理论 •1935年 Eyring等提出过渡态理论 Gilbert Newton Lewis 路易斯 1875-1946年 Henry Eyring 1901-1981

李远哲 (1936年11月- 1967-1968年间，李远哲自己 设计了一台交叉分子束实验装置 建立了起来。他的导师赫希巴哈 (1957年与李远哲同获诺贝尔 奖)看后称赞李远哲是“化学中的 莫扎特”。 1960年交叉分子束反应， 李远哲等人1986年获诺贝尔化学 奖

李远哲 （1936年11月- ） 1967-1968年间，李远哲自己 设计了一台交叉分子束实验装置 建立了起来。他的导师赫希巴哈 （1957年与李远哲同获诺贝尔 奖）看后称赞李远哲是“化学中的 莫扎特”。 1960年 交叉分子束反应， 李远哲等人1986年获诺贝尔化学 奖

B分子束源 图 交叉分子束实验装置示意图 (整个装置处于真空室内) 速度选择器 准直孔 A分子束源 速度选择器 分子束 作用区x 移动检测器

图 交叉分子束实验装置示意图 （整个装置处于真空室内） 准直孔 A分子束源 B分子束源 速度选择器 速度选择器 C 散射分子 分子束 作用区τ 移动检测器

11.0化学动力学研究的内容与方法 11.0.1化学动力学研究的内容 ●研究浓度、温度、催化剂、溶剂、离子 强度、光照等对化学反应速率(chemical reaction rate)影响的规律； ●研究化学反应经历的具体步骤，即反应 机理（反应历程）(nechanism ofreaction)

11.0 化学动力学研究的内容与方法 11.0.1 化学动力学研究的内容 z研究浓度、温度、催化剂、溶剂、离子 强度、光照等对化学反应速率(chemical reaction rate)影响的规律； z研究化学反应经历的具体步骤，即反应 机理(反应历程)(mechanism of reaction)

11.0.2化学动力学与化学热力学的关系 化学热力学一研究物质变化 过程的能量效应及过程的方 解决 物质变化过程的可能性 向与限度，即有关平衡的规 律； 化学动力学一研究完成该过 程所需要的时间以及实现这 解决 如何把这种可能性变为 一过程的具体步骤，即有关 现实性。 速率的规律；

11.0.2 化学动力学与化学热力学的关系 化学热力学 — 研究物质变化 过程的能量效应及过程的方 向与限度，即有关平衡的规 律； 解决 物质变化过程的可能性 化学动力学 — 研究完成该过 程所需要的时间以及实现这 一过程的具体步骤，即有关 速率的规律； 解决 如何把这种可能性变为 现实性

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： A,Ge/kJ.mol- 3 5N2+号H2-→NH,(g) -16.63 H2+号0，→H,00 -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

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： 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。 2 2 3 2 2 2 1 3 N H N H ( g ) 2 2 1 H O H O ( l ) 2 + ⎯ ⎯→ + ⎯ ⎯→ 1 r m kJ mol − ∆ ⋅ \ G -16.63 -237.19

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： N,+3H,→NH,g) 需一定的T,p和催化剂 日2+ 502→H200 点火，加温或催化剂

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。 2 2 3 2 2 2 1 3 N H N H ( 2 2 1 H O H O ( l ) 2 + → + → 例如： 动力学认为： g ) 需一定的 T， p和催化剂 点火，加温或催化剂

11.0.3化学动力学的研究方法 宏观反应动力学(nacroscopic reaction kenitics) 微观反应动力学(microscopic reaction kenitics), 分子反应动态学(nolecular reaction dynamics) 11.0.4反应机理与基元反应 ()反应机理 一个化学反应由反应物到生成物的反应过程中 经历的真实反应步骤，这些真实反应步骤的集合构 成反应机理。 总包反应(overall reaction) 复合反应(complex reaction)

11.0.3 化学动力学的研究方法 • 宏观反应动力学(macroscopic reaction kenitics) • 微观反应动力学(microscopic reaction kenitics) 分子反应动态学(molecular reaction dynamics) 11.0.4 反应机理与基元反应 (1)反应机理 一个化学反应由反应物到生成物的反应过程中 经历的真实反应步骤，这些真实反应步骤的集合构 成反应机理。 总包反应(overall reaction) 复合反应(complex reaction)