基元反應(yīng)、反應(yīng)速率方程說課材料

1、基元反應(yīng)、反應(yīng)速率方程第二節(jié)第二節(jié) 基元反應(yīng)基元反應(yīng)第三節(jié)第三節(jié) 反應(yīng)速率方程反應(yīng)速率方程 速率方程也可用積分形式表達為反應(yīng)組分濃度與時間的速率方程也可用積分形式表達為反應(yīng)組分濃度與時間的函數(shù)關(guān)系式函數(shù)關(guān)系式, ,稱為反應(yīng)的稱為反應(yīng)的積分速率方程積分速率方程或或動力學(xué)方程動力學(xué)方程(kinetic equation): : c = f(t) 微分速率方程：微分速率方程：恒溫下以微分形式表達的反應(yīng)速率恒溫下以微分形式表達的反應(yīng)速率r與各反應(yīng)與各反應(yīng)組分濃度的函數(shù)關(guān)系式組分濃度的函數(shù)關(guān)系式, 又稱為反應(yīng)的又稱為反應(yīng)的速率方程速率方程(rate equation): r = f(c)質(zhì)量作用定律質(zhì)量

2、作用定律：在恒溫下：在恒溫下, 基元反應(yīng)的速率正比于各反應(yīng)物濃基元反應(yīng)的速率正比于各反應(yīng)物濃 度冪的乘積度冪的乘積, 各濃度冪中的指數(shù)等于基元反應(yīng)方程中各相應(yīng)反各濃度冪中的指數(shù)等于基元反應(yīng)方程中各相應(yīng)反應(yīng)物的系數(shù)。應(yīng)物的系數(shù)。注意：注意：對于總包反應(yīng)對于總包反應(yīng), 只有分解為若干個基元反應(yīng)后只有分解為若干個基元反應(yīng)后, 才能逐個才能逐個運用質(zhì)量作用定律。運用質(zhì)量作用定律。 對某基元反應(yīng)對某基元反應(yīng)A+2D G, 由質(zhì)量作用定律可得由質(zhì)量作用定律可得:2DAckcr k: 反應(yīng)速率常數(shù)反應(yīng)速率常數(shù)對總包反應(yīng)對總包反應(yīng), 例如例如: H2+I2 2HI可分解為兩步基元反應(yīng)可分解為兩步基元反應(yīng): 反

3、應(yīng)反應(yīng)(1)中正反應(yīng)速率為中正反應(yīng)速率為: r1 = k1cI2cM 逆反應(yīng)速率為逆反應(yīng)速率為: r2 = k2cI 2cM(1)I2+M(高能高能)k1k2 2I +M(低能低能) 快快(2)H2+2I k32HI 慢慢2I212Ickkc 反應(yīng)反應(yīng)(2)的速率慢的速率慢, , 總反應(yīng)速率主要取決于反應(yīng)總反應(yīng)速率主要取決于反應(yīng)(2)的速率的速率22222HIHI231H2I33cckcckkkcckrr總總k1、k2、k3: 各基元反應(yīng)的速率常數(shù)各基元反應(yīng)的速率常數(shù);k 總總:為總包反應(yīng)的速率常數(shù)。為總包反應(yīng)的速率常數(shù)。k1cI2cM = k2cI 2cM整理得整理得: 總包反應(yīng)的速率方程應(yīng)

4、由實驗確定總包反應(yīng)的速率方程應(yīng)由實驗確定, 其形式各不相同。例其形式各不相同。例如如: (1)H2+I22HI22IHckcr (2)H2+Br22HBr222BrHBrBrH1cc kckcr (3) H2+Cl22HCl22ClHckcr 反應(yīng)反應(yīng)(1)和和(3)的速率方程的比例常數(shù)的速率方程的比例常數(shù)k稱為稱為反應(yīng)速率常數(shù)反應(yīng)速率常數(shù)(reaction-rate constant)或或比反應(yīng)速率比反應(yīng)速率(specific reaction rate), , 簡稱簡稱速率常數(shù)速率常數(shù)或或比速率比速率。其反應(yīng)速率方程具有反應(yīng)物濃度冪乘積的形式其反應(yīng)速率方程具有反應(yīng)物濃度冪乘積的形式: 、

5、、 : 實驗測得的各反應(yīng)物的級數(shù)。實驗測得的各反應(yīng)物的級數(shù)。反應(yīng)的總級數(shù)反應(yīng)的總級數(shù): : n= + + + 速率方程中速率方程中, 各反應(yīng)物濃度冪中的指數(shù)各反應(yīng)物濃度冪中的指數(shù), 稱為該反應(yīng)物的稱為該反應(yīng)物的級數(shù)級數(shù); 所有反應(yīng)物的級數(shù)之和所有反應(yīng)物的級數(shù)之和, 稱為該反應(yīng)的稱為該反應(yīng)的總級數(shù)總級數(shù)或或反應(yīng)級反應(yīng)級數(shù)數(shù)(order of reaction)。aA+dD +eE +G EDAAAAddcccktcr 注意注意：各反應(yīng)物的級數(shù)與其計量系數(shù)各反應(yīng)物的級數(shù)與其計量系數(shù)a、d、e無關(guān)。無關(guān)。 說明說明：(1) 反應(yīng)級數(shù)可以是整數(shù)反應(yīng)級數(shù)可以是整數(shù), 也可以是分數(shù)也可以是分數(shù); 可以是正

6、數(shù)可以是正數(shù), 也可以也可以是負數(shù)或零是負數(shù)或零; 有些反應(yīng)也可能無級數(shù)可言有些反應(yīng)也可能無級數(shù)可言; (2) 反應(yīng)級數(shù)與反應(yīng)分子數(shù)不同反應(yīng)級數(shù)與反應(yīng)分子數(shù)不同;(3) 由于其他與反應(yīng)速率有關(guān)的反應(yīng)物濃度保持恒定由于其他與反應(yīng)速率有關(guān)的反應(yīng)物濃度保持恒定(或近似恒或近似恒定定), 而使反應(yīng)速率只與某一反應(yīng)物的濃度成正比的一級反而使反應(yīng)速率只與某一反應(yīng)物的濃度成正比的一級反應(yīng)應(yīng), 又稱為又稱為假一級反應(yīng)假一級反應(yīng)或或準一級反應(yīng)準一級反應(yīng)(pseudo first-order reaction); 例如蔗糖水解反應(yīng)即可視為準一級反應(yīng)：例如蔗糖水解反應(yīng)即可視為準一級反應(yīng)： r = kc蔗糖蔗糖(4) 同一化學(xué)反應(yīng)在不同的反應(yīng)條件下可表現(xiàn)出不同的反應(yīng)級同一化學(xué)反應(yīng)在不同的反應(yīng)條件下可表現(xiàn)出不同的反應(yīng)級數(shù)。數(shù)。 例如在含有維生素例如在含有維生素A、B1、B2、B6、B12、C、葉酸、葉酸、煙酰胺等的復(fù)合維生素制劑中煙酰胺等的