《物理化学》课程教学课件（PPT讲稿）化学动力学基础（一）

物理化学电子教案一第十一章 积分法 微分法 半衰期法 孤立法 化学动力学基础（一） 一级反应 对峙反应 平行反应 连续反应链反应 2025/4/4

2025/4/4 物理化学电子教案—第十一章 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 20254差§11.10拟定反应历程的一般方法

2025/4/4 §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： △，Ga/kJ.mol- N+ 1 3 H2→NH3(g) -16.63 H,+20,→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。 2025/4/4

2025/4/4 §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

例：2H2+02→2H20 4,Gme=-237.2kJ.mo1 其自发趋势很大，但反应速率很小 HCl(ag)+NaOH(ag)->NaCl(ag)+H,O △，Gme=-79.91kJ.mo1 反应的趋势似乎小些，但瞬间即可完成

例：2H2+O2 → 2H2O rGm y= – 237.2 kJ.mol-1 其自发趋势很大，但反应速率很小 HCl(aq)+NaOH(aq)→NaCl(aq)+H2O rGm y= – 79.91 kJ.mol-1 反应的趋势似乎小些，但瞬间即可完成

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 2 H,+20→H,00 点火，加温或催化剂

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

化学动力学的目的： 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

控制反应速率 控制反应机理 化学动力学的目的： 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

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

•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103s 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

•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 −

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→P 速度 dR]0 dt dt 速率 dR]d[P] >0 dt dt

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 ⎯⎯→

§11.2反应速率的表示方法 The representation of reaction rate 1、 反应进度extent ofreaction 反应 aA bB →gG+hH t仁05-0n(A)n(B) no(G) no(H) tt g na nB nG nH %,-o=△/0l 光= def dni or Vi

1、 反应进度 extent of reaction 反应 aA + bB ⎯→ gG + hH mol n n n i i i i i def / ,0   =  −  = t=0 =0 n0 (A) n0 (B) n0 (G) n0 (H) t=t  nA nB nG nH i i def dn or d   = §11.2 反应速率的表示方法 The representation of reaction rate