文档介绍：第八章化学动力学
1.       掌握化学反应速率的表示方法、反应级数和反应分子数的概念;
2.       掌握具有简单级数反应的动力学特征,掌握从实验数据确定此类反应的级数、反应速率常数和其它有关计算;
3.       掌握可逆反应、连串反应和平行反应的动力学特征及有关计算;
4.       掌握温度对反应速率的影响,掌握Arrhenius公式及其应用,弄清活化能的概念及其对反应速率的影响;
5.       了解复合反应的近似处理方法,一般性了解化学反应机理探讨;
6.       了解两个反应速率理论的基本要点;
7.       掌握催化剂作用及其基本特征,了解酶催化反应动力学。
基本概念
1 化学反应速率(rate of reaction):化学反应速率以单位体积内反应进度随时间的变化率来表示:
在恒定体积条件下.
对于任意反应,eE+fF=gG+hH,用不同物质表示反应速率时,有下列关系:
反应速率的单位是摩尔·体积-1·时间-1
(elementary reaction):反应物分子在碰撞中一步直接转化为生成物分子的反应称基元反应。
.(molecularity of reaction):在基元反应中,参加反应的分子(原子、分子、离子等)数目称反应分子数。反应分子数只可能是简单的正整数,一般是1和2,三分子反应较少,四分子应目前尚未发现。
(law of mass action):对于基元反应,反应速率与反应物浓度的幂乘积成正比,幂指数就是基元反应方程式中各反应物的系数。
质量作用定律只适用于基元反应。对于非基元反应,要从反应速率的实验数据归纳整理才能表达成合适的速率方程式。
(order of reaction):速率方程式中各反应物浓度项中的指数称为该反应物的级数;所有浓度项指数的代数和称为该反应的总级数。
如某反应的速率方程为,其中α、β分别为A和B的级数,该反应的总级数n=α+β。反应级数可以是正数、负数、整数、分数或零。有的非基元反应无法用简单的数字来表示级数。
6反应的速率常数(rate constant)反应速率与浓度之间的数学关系式称速率方程。
速率常数的物理意义是当速率式中各物质浓度均为单位浓度时的反应速率。它的值与反应物的浓度无关,在催化剂等条件一定时,k的值只是温度的函数。
速率常数k的单位随着反应级数的不同而不同。零级反应k的单位为mol·dm-3·S-1;一级反应,k的单位为S-1;二级反应,k的单位为mol-1·dm3·s-1。
(first order reaction)
一级反应的反应速率与反应物浓度的一次方成正比,其速率方程为
-dCA/dt=kCA
将一级反应速率方程的微分式转化为积分式得
一级反应的特征:
①以lnC对t作图为一条直线,直线的斜率为-k1。
②反应的半衰期(half-life time)与反应物的起始浓度无关, 。
③速率常数的单位是时间的负一次方,与浓度的单位无关。
(second order reaction)
二级反应的速率与浓度的二次方成正比,或与两种物质浓度的乘积成正比。二级反应的通式可写成
A+B→P 或 2A→P
相应的速率方程式为
-dcA/dt=kCACB 或
(1)       对于速率方程为的反应,积分式为
半衰期为
此类二级反应的特征为:①对t作图得一条直线,斜率为k;②反应的半衰期与起始浓度成反比;③速率常数的单位为(浓度)-1·(时间)-1。
(2)对于速率方程式为的二级反应,(CA≠CB),将该方程式定积分得。
该类二级反应的特征:①以对t作图得一条直线,直线的斜率为(CA,0-CB,0)k;②对于不同的反应物,半衰期不同;③速率常数的单位为(浓度)-1(时间)-1。
3 零级反应:(zeroth order reaction):零级反应的反应速率与物质的浓度无关。其速率方程式为,其积分式为CA,0-CA=kt。
零级反应的特征是:①以CA对t作图,得一条直线,直线的斜率为-k;②反应的半衰期与反应物的起始浓度成正比, ;③速率常数的单位为浓度·时间-1。
4 三级反应(third order reaction):三级反应速率与反应物浓度的三次方成正比如 3A→P ,
积分方程为。
三级反应的特征:①以对t作图得一条直线,直线的斜率为-2k;②反应的半衰期与起始浓度的二次方成正比, ;③速率常数的单位为(浓度)-2(时间)-1。
反应级数的