延安大学：《物理化学》精品课程教学课件（电子教案讲稿）第十一章 化学动力学基础（一）

物理化学电子款案第十一章 积分法 微分法 半衰期法 孤立法 励力学础(= 级反应对峙反应平行反应连续反应链反应

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(-) §111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 §114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 §119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 §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 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 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: △Ge/ kJ. mol1 N2+H2一—NH3(g) 1663 H2+O2-->H2O(1) 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

§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： 22 3 22 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 − Δ ⋅ − − \ 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

§11.1化学动力学的任务和目的 化学动力学的主要课题,是从动态的角度出发, 来探求化学反应的发生,发展和消亡这一全过程所 遵循的规律.具体地说其任务和目的为: ①唯象(宏观)动力学:研究化学反应速率, 并包括反应过程诸内外因素(反应物质结构、温度 、压力、催化剂、辐射等)对反应速率的影响. ②微观动力学:探求能够与反应速率相符的 反应机理.所谓反应机理是指化学反应究竟按什么 途径,经过那些步骤,才能转化为最终产物

化学动力学的主要课题, 是从动态的角度出发, 来探求化学反应的发生, 发展和消亡这一全过程所 遵循的规律. 具体地说其任务和目的为： ① 唯象（宏观）动力学：研究化学反应速率, 并包括反应过程诸内外因素(反应物质结构、温度 、压力、催化剂、辐射等) 对反应速率的影响. ② 微观动力学：探求能够与反应速率相符的 反应机理. 所谓反应机理是指化学反应究竟按什么 途径, 经过那些步骤, 才能转化为最终产物. §11.1 化学动力学的任务和目的

化学动力学就是把热力学的反应可能性变 为现实性。 例如: 动力学认为: N2+H2→>NH2(g)需一定的T,p和催化剂 H2+O2→>H2O() 点火,加温或催化剂 2 化学动力学与热力学的关系 化学动力学研究方法

化学动力学就是把热力学的反应可能性变 为现实性。 22 3 2 22 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 化学动力学与热力学的关系 化学动力学研究方法

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

§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—>P 速度 dr dr o 0 dt 速率 dir dPI >0 dt dt

§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 dp dt 产物[P dr 反应物[R] dt 时间t 反应物和产物的浓度随时间的变化

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

d[p da 产物(P) R->P d[r R dri 反应物(R) d[pi dt 时间t 反应物和产物的浓度随时间的变化 在浓度随时间变化的图上,在时间t时,作交 点的切线,就得到t时刻的瞬时速率 显然,反应刚开始,速率大,然后不断减小, 体现了反应速率变化的实际情况

R P ⎯⎯→ 在浓度随时间变化的图上，在时间t 时，作交 点的切线，就得到 t 时刻的瞬时速率。 R d[R] d r t = − p d[P] d r t = 显然，反应刚开始，速率大，然后不断减小， 体现了反应速率变化的实际情况

反应进度( extent of reaction) 设反应为:CR>BP t=0n1(0 E=h()-nR(0)_mn(t)-n(0) B

反应进度（extent of reaction） 设反应为： αR P ⎯⎯→β R P 0 (0) (0) tn n = R p t t n t nt = ( ) ( ) R R p P nt n ( ) (0) nt n ( ) (0) ξ α β − − = = − B B d d n ξ ν =