反應(yīng)速率和速率方程ppt課件

1、物理化學(xué)物理化學(xué)7 7 化學(xué)動(dòng)力學(xué)化學(xué)動(dòng)力學(xué);物理化學(xué)物理化學(xué)簡(jiǎn)單級(jí)數(shù)反響的動(dòng)力學(xué)方程2速率方程確實(shí)定3反響速率和速率方程17 化學(xué)動(dòng)力學(xué)典型復(fù)合反響的動(dòng)力學(xué)方程4復(fù)合反響動(dòng)力學(xué)處置中的近似方法5鏈反響動(dòng)力學(xué)6;物理化學(xué)物理化學(xué)反響速率實(shí)際8溶液反響動(dòng)力學(xué)9溫度對(duì)反響速率的影響77 化學(xué)動(dòng)力學(xué)催化反響動(dòng)力學(xué)10光化學(xué)反響動(dòng)力學(xué)11微觀反響動(dòng)力學(xué)12;物理化學(xué)物理化學(xué)7.1 反響速率和速率方程12化學(xué)動(dòng)力學(xué)的內(nèi)容化學(xué)動(dòng)力學(xué)的內(nèi)容反響速率的表示方法反響速率的表示方法3反響速率的測(cè)定方法反響速率的測(cè)定方法4質(zhì)量作用定律質(zhì)量作用定律5速率方程速率方程;物理化學(xué)物理化學(xué)7.1.1 化學(xué)動(dòng)力學(xué)的內(nèi)容 根據(jù)

2、各種要素對(duì)各個(gè)反響速率的影響，可確定最正確的溫度、壓力和催化劑等條件，以提高所需主反響的反響速率、降低副反響的反響速率，從而添加產(chǎn)量和提高產(chǎn)品純度，因此研討各種要素對(duì)反響速率的影響是化學(xué)動(dòng)力學(xué)研討的主要內(nèi)容。 化學(xué)動(dòng)力學(xué)除了研討化學(xué)反響的速率以及各種要素對(duì)反響速率的影響外，還討論化學(xué)反響進(jìn)展的機(jī)理。;物理化學(xué)物理化學(xué)7.1.2 反響速率的表示方法 ;物理化學(xué)物理化學(xué)7.1.3 反響速率的測(cè)定方法 ;物理化學(xué)物理化學(xué)7.1.3 反響速率的測(cè)定方法連流法;物理化學(xué)物理化學(xué)7.1.3 反響速率的測(cè)定方法停流法;物理化學(xué)物理化學(xué)7.1.4 質(zhì)量作用定律 基元反響的反響速率與各反響物濃度冪的乘積成正比，

3、各濃度的方次為基元反響方程式中相應(yīng)組分化學(xué)計(jì)量數(shù)的絕對(duì)值。;物理化學(xué)物理化學(xué)7.1.5 速率方程 速率方程是由實(shí)驗(yàn)丈量確定的反響速率與物質(zhì)濃度間的關(guān)系式。許多化學(xué)反響的速率方程可以表示成如下方式： 動(dòng)力學(xué)方程除了可經(jīng)過速率方程的數(shù)學(xué)處置獲得外，也可經(jīng)過實(shí)測(cè)的濃度和時(shí)間的數(shù)據(jù)歸納出來。利用反響的動(dòng)力學(xué)方程可以計(jì)算反響過程中任一時(shí)辰反響組分的濃度或計(jì)算反響組分到達(dá)某濃度所需的反響時(shí)間等。;物理化學(xué)物理化學(xué)7.2 簡(jiǎn)單級(jí)數(shù)反響的動(dòng)力學(xué)方程12零級(jí)反響零級(jí)反響一級(jí)反響一級(jí)反響3二級(jí)反響二級(jí)反響4n n級(jí)反響級(jí)反響;物理化學(xué)物理化學(xué)7.2.1 零級(jí)反響 反響速率與物質(zhì)濃度無(wú)關(guān)的反響為零級(jí)反響，其速率方程

4、為：;物理化學(xué)物理化學(xué)7.2.2 一級(jí)反響 反響速率與物質(zhì)濃度成正比的反響為一級(jí)反響，其速率方程為：【例7.1】已測(cè)得20時(shí)乳酸在酶的作用下，氧化反響過程中不同反響時(shí)間t的乳酸濃度A的數(shù)據(jù)如下：;物理化學(xué)物理化學(xué)7.2.2 一級(jí)反響1調(diào)查此反響能否為一級(jí)反響。2計(jì)算反響的速率常數(shù)及半衰期。;物理化學(xué)物理化學(xué)7.2.3 二級(jí)反響 反響速率與兩種物質(zhì)濃度的乘積或一種物質(zhì)濃度的平方成正比的反響稱為二級(jí)反響?！纠?.2】乙酸乙酯皂化反響：在298K下測(cè)得如下動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)：;物理化學(xué)物理化學(xué)7.2.3 二級(jí)反響1調(diào)查該反響能否為二級(jí)反響。2計(jì)算反響的速率常數(shù)。;物理化學(xué)物理化學(xué)7.2.4 n級(jí)反響 反響速

5、率與某種物質(zhì)濃度的n次方成正比的反響為n級(jí)反響，速率方程為：;物理化學(xué)物理化學(xué)7.3 速率方程確實(shí)定12確定速率方程的普通方法確定速率方程的普通方法嘗試法嘗試法3微分法微分法4半衰期法半衰期法;物理化學(xué)物理化學(xué) 速率方程要經(jīng)過動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)的測(cè)定來建立。大多數(shù)反響的速率方程可歸納成如下方式： 除某組分外，其他各組分均大大過量的條件下測(cè)定某組分分級(jí)數(shù)的方法叫孤立法。7.3.1 確定速率方程的普通方法;物理化學(xué)物理化學(xué) 嘗試法是將實(shí)驗(yàn)測(cè)得的任一組分A的濃度A和時(shí)間t的數(shù)據(jù)逐一代入不同級(jí)數(shù)反響的動(dòng)力學(xué)方程中，計(jì)算出一系列k值?？纯从媚姆N級(jí)數(shù)反響的動(dòng)力學(xué)方程算出的k一樣，反響即為此種級(jí)數(shù)的反響。7.3.2

6、 嘗試法;物理化學(xué)物理化學(xué)7.3.3 微分法;物理化學(xué)物理化學(xué)7.3.4 半衰期法 半衰期法是用半衰期的數(shù)據(jù)確定反響級(jí)數(shù)的方法。;物理化學(xué)物理化學(xué)7.3.4 半衰期法【例7.5】326下在一密閉容器中進(jìn)展1,3-丁二烯的二聚反響：開場(chǎng)時(shí)容器中只需 。在不同時(shí)間t測(cè)得容器中氣體總壓 ，數(shù)據(jù)如下：;物理化學(xué)物理化學(xué)7.3.4 半衰期法;物理化學(xué)物理化學(xué)7.4 典型復(fù)合反響的動(dòng)力學(xué)方程12平行反響平行反響對(duì)行反響對(duì)行反響3連串反響連串反響;物理化學(xué)物理化學(xué)7.4.1 平行反響 一種或幾種反響物同時(shí)進(jìn)展著幾種不同的基元反響，這種復(fù)合反響稱為平行反響。 由兩個(gè)一級(jí)反響組成的平行反響，其總反響仍為一級(jí)反響

7、，總反響的速率系數(shù)為兩個(gè)基元反響速率常數(shù)之和。;物理化學(xué)物理化學(xué)7.4.2 對(duì)行反響 正向和逆向同時(shí)進(jìn)展的反響稱為對(duì)行反響或?qū)χ欧错憽?物理化學(xué)物理化學(xué)7.4.3 連串反響 由幾個(gè)延續(xù)的基元反響所組成的反響稱為連串反響或延續(xù)反響。;物理化學(xué)物理化學(xué)7.5 復(fù)合反響動(dòng)力學(xué)處置中的近似方法12選取控制步驟法選取控制步驟法穩(wěn)態(tài)近似法穩(wěn)態(tài)近似法3平衡態(tài)近似法平衡態(tài)近似法;物理化學(xué)物理化學(xué) 連串反響或包含連串反響的復(fù)合反響中，假設(shè)連串的各基元反響的速率相差很懸殊時(shí)，那么總反響速率近似等于最慢一步基元反響的速率。最慢的一個(gè)基元反響步驟控制了整個(gè)反響的速率，被稱為反響速率的控制步驟。在反響的動(dòng)力學(xué)處置中援用

8、總反響速率近似等于控制步驟反響速率的方法稱為選取控制步驟法。7.5.1 選取控制步驟法;物理化學(xué)物理化學(xué) 反響系統(tǒng)中某中間物的濃度近似不隨時(shí)間變化的形狀稱為穩(wěn)態(tài)、靜態(tài)或定態(tài)。在反響的動(dòng)力學(xué)處置中，援用穩(wěn)態(tài)下dM/dt0的近似方法稱為穩(wěn)態(tài)近似法，簡(jiǎn)稱穩(wěn)態(tài)法。7.5.2 穩(wěn)態(tài)近似法;物理化學(xué)物理化學(xué) 在由對(duì)行反響和連串反響組成的復(fù)合反響中，假設(shè)對(duì)行的兩步基元反響的速率均很快，那么可以為對(duì)行反響近似地到達(dá)了化學(xué)平衡，這種反響動(dòng)力學(xué)處置的近似方法稱為平衡態(tài)近似法，簡(jiǎn)稱平衡態(tài)法。7.5.3 平衡態(tài)近似法;物理化學(xué)物理化學(xué)7.6 鏈反響動(dòng)力學(xué)12鏈反響的動(dòng)力學(xué)處置鏈反響的動(dòng)力學(xué)處置支鏈反響與爆炸支鏈反響與

9、爆炸;物理化學(xué)物理化學(xué) 鏈反響又稱連鎖反響，它是包括大量反復(fù)循環(huán)的連串反響的復(fù)合反響。7.6.1 鏈反響的動(dòng)力學(xué)處置;物理化學(xué)物理化學(xué)7.6.2 支鏈反響與爆炸;物理化學(xué)物理化學(xué)7.7 溫度對(duì)反響速率的影響12阿累尼烏斯方程阿累尼烏斯方程活化能活化能3總活化能總活化能;物理化學(xué)物理化學(xué)7.7.1 阿累尼烏斯方程;物理化學(xué)物理化學(xué)7.7.1 阿累尼烏斯方程;物理化學(xué)物理化學(xué)7.7.2 活化能 并非每次碰撞都能引起化學(xué)反響，只需某些能量較高分子的碰撞才干發(fā)生反響。這些能量較高、碰撞后能引起化學(xué)反響的分子叫做活化分子。;物理化學(xué)物理化學(xué)7.7.2 活化能;物理化學(xué)物理化學(xué)7.7.3 總活化能 由對(duì)行

10、反響與連串反響組成的復(fù)合反響總反響及各基元反響均符合阿累尼烏斯方程時(shí)，總活化能為正向基元反響活化能的總和減去逆向基元反響的活化能；總反響的指前參量為正向基元反響指前參量之積除以逆向基元反響的指前參量。;物理化學(xué)物理化學(xué)7.8 反響速率實(shí)際12碰撞實(shí)際碰撞實(shí)際勢(shì)能面勢(shì)能面3經(jīng)典過渡態(tài)實(shí)際經(jīng)典過渡態(tài)實(shí)際4艾林方程的熱力學(xué)表達(dá)式艾林方程的熱力學(xué)表達(dá)式;物理化學(xué)物理化學(xué)7.8.1 碰撞實(shí)際分子看作無(wú)內(nèi)部構(gòu)造的剛性球，不思索分子間的相互作用。分子的速度分布符合麥克斯韋-玻耳茲曼速度分布。反響物分子必需經(jīng)過碰撞才能夠發(fā)生化學(xué)反響，相互碰撞的兩個(gè)分子稱為相撞分子對(duì)，簡(jiǎn)稱分子對(duì)。并非一切的碰撞都能發(fā)生化學(xué)反響

11、。只需分子對(duì)的能量到達(dá)或超越某一臨界能 時(shí)，碰撞才干引起反響。這種能引起化學(xué)反響的碰撞稱為活化碰撞或有效碰撞。反響速率等于單位時(shí)間、單位體積內(nèi)發(fā)生活化碰撞的次數(shù)。;物理化學(xué)物理化學(xué)7.8.2 勢(shì)能面;物理化學(xué)物理化學(xué)7.8.2 勢(shì)能面;物理化學(xué)物理化學(xué)7.8.3 經(jīng)典過渡態(tài)實(shí)際 由反響物變成產(chǎn)物的過程是反響系統(tǒng)由反響物形狀經(jīng)過過渡態(tài)到達(dá)產(chǎn)物形狀的過程。在這一過程中，系統(tǒng)處于過渡態(tài)時(shí)勢(shì)能最高。過渡態(tài)時(shí)系統(tǒng)為一活化絡(luò)合物，它能夠分解為產(chǎn)物，也能夠前往反響物形狀?；罨j(luò)合物與反響物之間很快到達(dá)化學(xué)平衡?；罨j(luò)合物沿反響途徑方向的振動(dòng)引起它分解為產(chǎn)物，因此活化絡(luò)合物分解成產(chǎn)物的振動(dòng)頻率即為基元反響的反

12、響速率。;物理化學(xué)物理化學(xué)7.8.4 艾林方程的熱力學(xué)表達(dá)式;物理化學(xué)物理化學(xué)7.9 溶液反響動(dòng)力學(xué)12溶液反響動(dòng)力學(xué)的特點(diǎn)溶液反響動(dòng)力學(xué)的特點(diǎn)溶劑無(wú)明顯影響的溶液反響溶劑無(wú)明顯影響的溶液反響3溶劑對(duì)反響動(dòng)力學(xué)行為有影響的溶液反響溶劑對(duì)反響動(dòng)力學(xué)行為有影響的溶液反響;物理化學(xué)物理化學(xué)7.9.1 溶液反響動(dòng)力學(xué)的特點(diǎn);物理化學(xué)物理化學(xué) 在氣相和溶液中進(jìn)展的反響，其反響機(jī)理一樣且反響活化能遠(yuǎn)大于分散活化能，反響步驟為控制步驟，分散顯得不很重要。 籠效應(yīng)雖然減少了反響物分子與較遠(yuǎn)處分子碰撞的時(shí)機(jī)，但在同一籠中反響物分子相互碰撞的時(shí)機(jī)添加了。兩種效應(yīng)大致可以抵消，總的來看，籠效應(yīng)并沒有明顯地改動(dòng)反響物

13、分子間的總碰撞頻率。7.9.2 溶劑無(wú)明顯影響的溶液反響;物理化學(xué)物理化學(xué) 籠的存在可使某些活化的反響物分子因與溶劑分子碰撞而失活，但也有些反響物分子經(jīng)過與溶劑分子的碰撞而活化。當(dāng)失活與活化的分子數(shù)目大致相等時(shí)，籠效應(yīng)也不會(huì)對(duì)反響的動(dòng)力學(xué)行為有很大的影響。7.9.2 溶劑無(wú)明顯影響的溶液反響;物理化學(xué)物理化學(xué)1靜電效應(yīng)和鹽效應(yīng)2籠效應(yīng)3溶劑化效應(yīng)4氫鍵效應(yīng)5外表張力效應(yīng)7.9.3 溶劑對(duì)反響動(dòng)力學(xué)行為有影響的溶液反響;物理化學(xué)物理化學(xué)7.10 催化反響動(dòng)力學(xué)12催化反響的特點(diǎn)催化反響的特點(diǎn)均相催化反響均相催化反響3氣氣- -固相催化反響固相催化反響;物理化學(xué)物理化學(xué)催化劑參與化學(xué)反響，但反響前

14、后催化劑的化學(xué)性質(zhì)及數(shù)量均不改動(dòng)。催化劑只能縮短到達(dá)化學(xué)平衡的時(shí)間，而不能改動(dòng)平衡形狀。催化劑不會(huì)改動(dòng)反響熱，由于反響的 也是形狀函數(shù)的變值。催化劑對(duì)反響的催化作用有選擇性。7.10.1 催化反響的特點(diǎn);物理化學(xué)物理化學(xué)7.10.1 催化反響的特點(diǎn);物理化學(xué)物理化學(xué) 均相催化反響包括氣相催化反響和液相催化反響。酸堿催化反響是常見的液相催化反響。7.10.2 均相催化反響;物理化學(xué)物理化學(xué)反響物分子由氣相本體分散到固體催化劑外外表，這步稱做外分散。反響物分子由催化劑外外表向內(nèi)外表分散，稱為內(nèi)分散。反響物分子被吸附在固體催化劑的外表上，此為吸附。被吸附的反響物在催化劑外表上進(jìn)展化學(xué)反響，生成產(chǎn)物。

15、生成的產(chǎn)物在催化劑外表上解吸。解吸的產(chǎn)物分子從催化劑內(nèi)外表向外外表分散，此為內(nèi)分散。產(chǎn)物分子從催化劑外外表向氣相本體分散，此為外分散。7.10.3 氣-固相催化反響;物理化學(xué)物理化學(xué)1一種反響物的外表反響2兩種反響物的外表反響7.10.3 氣-固相催化反響;物理化學(xué)物理化學(xué)7.11 光化學(xué)反響動(dòng)力學(xué)12光化學(xué)反響的特點(diǎn)光化學(xué)反響的特點(diǎn)光化學(xué)定律光化學(xué)定律3光化學(xué)反響動(dòng)力學(xué)光化學(xué)反響動(dòng)力學(xué)4光敏反響光敏反響;物理化學(xué)物理化學(xué) 光化學(xué)反響是經(jīng)過吸收光量子使分子活化，從而引起化學(xué)反響，如： 光化反響的反響速率取決于活化分子的數(shù)目，而活化分子的數(shù)目又與吸收的光子數(shù)目有關(guān)，所以光化反響的速率取決于光的強(qiáng)

16、度，很少受溫度影響。每個(gè)光子的能量為：7.11.1 光化學(xué)反響的特點(diǎn);物理化學(xué)物理化學(xué) 光化學(xué)第一定律：只需被系統(tǒng)吸收的光才能夠引起光化反響。 光化學(xué)第二定律：在光化反響初級(jí)過程中，系統(tǒng)每吸收一個(gè)光子那么活化一個(gè)分子。7.11.2 光化學(xué)定律;物理化學(xué)物理化學(xué)7.11.3 光化學(xué)反響動(dòng)力學(xué);物理化學(xué)物理化學(xué)分子吸收光子被激發(fā)到激發(fā)態(tài) 的過程為： 與其他分子相撞，引起化學(xué)反響，例如：與其他分子相撞，將過剩能量傳給，使激發(fā)而 前往較低能態(tài)，即：7.11.4 光敏反響;物理化學(xué)物理化學(xué)7.12 微觀反響動(dòng)力學(xué)12微觀反響動(dòng)力學(xué)與態(tài)微觀反響動(dòng)力學(xué)與態(tài)- -態(tài)反響態(tài)反響交叉分子束法交叉分子束法;物理化學(xué)物理化學(xué) 微觀反響動(dòng)力學(xué) 是從微觀角度出發(fā)，深化到分子程度上研討基元反響的詳細(xì)過程，研討以一個(gè)個(gè)分子為單元的反響系統(tǒng)中分子在碰撞前后的各種動(dòng)態(tài)性質(zhì)，因此