文档介绍：第八章化学动力学
化学动力学基础(一)
§ 化学反应速率及速率方程
§ 具有简单级数的反应
§ 反应级数的测量法
§ 几种典型的复杂反应
§ 温度对反应速率的影响
§ 链反应
§ 拟定反应机理的一般方法
化学动力学基础(二)
§ 反应速率理论
§ 溶液中的化学反应
§ 快速反应测试
§ 光化学反应
§ 催化反应
化学动力学基础(一)
化学动力学研究任务和目的
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.
§ 化学反应速率及速率方程
按照国家标准, 化学反应速率定义为: 单位体积反应系统中反应进度随时间变化率来表示, 即
在恒容条件下:
单位:mol·dm-3·s-1
一. 化学反应速率
在动力学中, 习惯于用组分速率表示, 即用任一反应物或产物的浓度随时间的变化率来表示:
对任一反应:
eE + f F = gG + hH
绘制动力学曲线
, 求出瞬时速率. 测定不同时刻各物质浓度的方法有:
(1) 化学法(直接测定)
不同时刻取出一定量反应物, 设法用骤冷、冲稀、加阻化剂、除去催化剂等法使反应立即停止,然后进行化学分析.
(2) 物理法(间接测定)
用各种物理性质测定方法(旋光、折射率、电导率、电动势、粘度等)或现代谱仪(IR、UV-VIS、ESR、NMR、ESCA等)监测与浓度有定量关系的物理量的变化,从而求得浓度变化。物理方法有可能做原位反应。
二. 化学反应速率方程
1. 化学反应速率方程
在速率方程又称动力学方程. 它表明了反应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.
必须指出:
(a) 一般地, 只知道反应计量关系, 不能预言速率方程式, 只能由实验测定, 故经常称为经验速率方程式。
如:H2 + I2 = 2HI
H2 + Cl2 = 2HCl
H2 + Br2 = 2HBr
(b) 对指定反应系统的速率方程式不是唯一的, 由实验条件而定.
如: HBr反应, 如果考察的是反应初期的动力学行为, 则速率方程式为:
如果控制反应物浓度[H2]<<[Br2], 则只有H2 的浓度影响反应速率,即
2. 反应级数与反应速率常数
(1) 反应级数
一般地反应速率与反应物浓度具有幂指数的形式,即
定义: n = α+β……为反应级数
注意:反应级数由实验测定的, 其值可以是:零、整数、正数、负数或分数.
n 为反应总级数, α、β为反应分级数.
(2) 速率常数
k 为速率常数, 是重要的物理量, 其值反映了反应进行的快慢程度, 大小与温度、介质、催化剂有关, 与反应物浓度无关;单位由速率公式决定.
注意:k 值与表示速率公式所选的物质种类有关.
如简单反应: eE + f F → gG + hH
而
比较三者:
所以计算或讨论速率常数 k 时要注意是哪一个.