物化材料4114动力学简介

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,物化材料4114动力学简介,化学动力学根底(一),化学热力学的研究对象和局限性,研究化学变化的方向、能到达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响的可能性，但无法意料反响能否发生？反响的速率如何？反响的机理如何？例如：,热力学只能判断这两个反响都能发生，但如何使它发生，热力学无法答复。,化学动力学的研究对象,化学动力学研究化学反响的速率和反响的机理以及温度、压力、催化剂、溶剂和光照等外界因素对反响速率的影响，把热力学的反响可能性变为现实性。,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,反响进度,设反响为：,转化速率,对某化学反响的计量方程为：,转化速率的定义为：,反响速率,通常的反响速率都是指定容反响速率，它的定义为：,对任何反响：,速率方程,速率方程又称动力学方程。它说明了反响速率与浓度等参数之间的关系或浓度等参数与时间的关系。速率方程可表示为微分式或积分式。,例如：,基元反响,基元反响简称元反响，假设一个化学反响，反响物分子在碰撞中互相作用直接转化为生成物分子，这种反响称为元反响。,例如：,质量作用定律,对于基元反响，反响速率与反响物浓度的幂乘积成正比。幂指数就是基元反响方程中各反响物的系数。这就是质量作用定律，它只适用于基元反响。,例如： 基元反应 反应速率,r,总反响,我们通常所写的化学方程式只代表反响的化学计量式，而并不代表反响的真正历程。假设一个化学计量式代表了假设干个基元反响的总结果，那这种反响称为总反响。,反响机理,反响机理又称为反响历程。在总反响中，连续或同时发生的所有基元反响称为反响机理，在有些情况下，反响机理还要给出所经历的每一步的立体化学构造图。,同一反响在不同的条件下，可有不同的反响机理。理解反响机理可以掌握反响的内在规律，从而更好的驾驭反响。,反响分子数,在基元反响中，实际参加反响的分子数目称为反响分子数。反响分子数可区分为单分子反响、双分子反响和三分子反响，四分子反响目前尚未发现。反响分子数只可能是简单的正整数1，2或3。,基元反响 反响分子数,单分子反响,双分子反响,三分子反响,反响级数,速率方程中各反响物浓度项上的指数称为该反响物的级数；,所有浓度项指数的代数和称为该反响的总级数，通常用n 表示。n 的大小说明浓度对反响速率影响的大小。,反响级数可以是正数、负数、整数、分数或零，有的反响无法用简单的数字来表示级数。,反响级数是由实验测定的。,反响的速率系数,速率方程中的比例系数 k 称为反响的速率系数，以前称为速率常数，现改为速率系数更确切。,它的物理意义是当反响物的浓度均为单位浓度时 k 等于反响速率，因此它的数值与反响物的浓度无关。在催化剂等其它条件确定时，k 的数值仅是温度的函数。,k 的单位随着反响级数的不同而不同。,一级反响,反响速率只与反响物浓度的一次方成正比的反响称为一级反响。常见的一级反响有放射性元素的蜕变、分子重排、五氧化二氮的分解等。,一级反响的微分速率方程,或,反应：,不定积分式,或,定积分式,或,一级反响的特点,1. 速率系数 k 的单位为时间的负一次方，时间 t可以是秒(s)，分(min)，小时(h)，天(d)和年(a)等。,2. 半衰期(half-life time) 是一个与反响物起始浓度无关的常数 ，,例：题目：某金属钚的同位素进展放射，14d后，同位素活性下降了6.85%。试求该同位素的：,(1) 蜕变常数，,(2) 半衰期，,(3) 分解掉90%所需时间。,零级反响,反响速率方程中，反响物浓度项不出现，即反响速率与反响物浓度无关，这种反响称为零级反响。常见的零级反响有外表催化反响和酶催化反响，这时反响物总是过量的，反响速率决定于固体催化剂的有效外表活性位或酶的浓度。,A P r = k0,零级反响的微分和积分式,零级反响的特点,1.速率系数k的单位为浓度时间 -1,2.半衰期与反响物起始浓度成正比：,二级反响,反响速率方程中，浓度项的指数和等于2 的反响称为二级反响。常见的二级反响有乙烯、丙烯的二聚作用，乙酸乙酯的皂化，碘化氢的热分解反响等。,4.4 温度对反响速率的影响,范霍夫vant Hoff)近似规律,范霍夫根据大量的实验数据总结出一条经历规律：温度每升高10 K，反响速率近似增加24倍。这个经历规律可以用来估计温度对反响速率的影响。,例：某反响在390 K时进展需10 min。假设降温到290 K，到达一样的程度，需时多少？,阿仑尼乌斯公式,1指数式：,描绘了速率随温度而变化的指数关系。A称为指前因子，Ea 称为阿仑尼乌斯活化能，阿仑尼乌斯认为A和Ea 都是与温度无关的常数。,2对数式：,描绘了速率系数与 1/T 之间的线性关系。可以根据不同温度下测定的 k 值，以 lnk 对 1/T 作图，从而求出活化能 Ea。,3定积分式,设活化能与温度无关，根据两个不同温度下的 k 值求活化能。,4微分式,k 值随T 的变化率决定于 Ea 值的大小,活化能对反响速率的影响,定义：活化分子的平均能量与反响物分子平均能量之差值，称为活化能。,Thank You !,不尽之处，恳请指正！,