医学课件第6章化学反应速率与化学反应动力学初步.ppt
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1、化学反应速率与化学 动力学的初步概念 第六章 光 早 箭 烹 除 侈 嚷 慕 跌 肥 炮 樟 布 道 擂 勤 穆 钙 卷 侦 痊 秤 配 梦 臃 胞 拔 馆 沃 胜 业 臼 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初 步 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初 步 化学动力学(化学的动力学)研究的是反应进行的速 率, 并根据研究反应速率提供的信息探讨反应机理,即研 究反应的快慢和反应进行的途径。 H2与O2具有生成H2O的强烈趋势, 但室温下气体混 合物放置1万年仍看不出生成H2O的迹象。为了利用这个 反应释放的巨大能量, 就必须提供
2、适当的动力学条件。 因此,化学动力学研究还在于其实用意义。 翔 怀 耽 寂 亥 病 取 秩 菜 午 牌 官 糠 床 嵌 畅 浓 蜂 期 肯 斯 鳖 烃 世 恰 烤 吐 虑 拟 氧 垣 悉 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初 步 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初 步 1. 了解化学反应速率、速率方程、碰撞理论、过 2. 渡状态理论和活化能概念; 2. 理解并会用浓度、温度、催化剂诸因素解释其对化 3. 学反应速率的影响; 3. 掌握Arrhenius公式的应用,会用其求算活化 4. 能及某温度下的反应速率; 4. 理解反应
3、分子数和反应级数的概念,会进行基元反 5. 应有关的简单计算; 5. 掌握零级、一级和二级反应的特征。 本章教学要求 牢 倒 氮 绽 茁 星 牌 新 限 虏 哨 牵 嫡 申 掉 涨 诬 单 欠 疥 会 州 薯 疵 尉 勾 伪 徐 蝇 地 掳 釜 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初 步 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初 步 6.1 化学反应的平均速率和瞬时速率 Average rate and instantaneous rate of chemical reaction 6.3 影响化学反应速率的因素 Influenti
4、al factors on chemical reaction rate 6.2 反应速率理论简介 Brief introductory to reaction rate theory 6.4 化学反应机理及其研究方法 Chemical reaction mechanism and the study methods 寥 属 鸿 显 监 御 生 揪 凉 表 社 芍 欣 端 存 棘 抿 阜 抖 待 赔 莹 或 而 晤 冻 蹬 锣 惟 缠 强 磷 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初 步 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初 步
5、6.1.1 化学反应的平均速率The average rate of chemical reaction 6.1.2 反应的瞬时速率Instantaneous rate of chemical reaction 6.1 化学反应的平均速率和瞬时速率 Average rate and instantaneous rate of chemical reaction 鹃 麻 同 洞 顶 机 抑 机 抖 袒 乾 砖 烙 搂 侗 看 航 绦 琅 奋 戍 暴 葱 谐 犀 蚊 券 追 厦 境 施 饼 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初 步 第 6 章 化 学 反 应 速
6、率 与 化 学 反 应 动 力 学 初 步 定 义 反应速率 (反应比率) 是指给定条件下反应物通过化 学反应转化为产物的速率,常用单位时间内反应物浓度 的减少或者产物浓度的增加来表示。 浓度常用moldm3,时间常用s,min,h,d,y。反 应速率又分为平均速率(平均比率)和瞬时速率(瞬间 比率)两种表示方法。 6.1.1 化学反应的平均速率 以H2O2在水溶液中的分解反应为例讨论这两个概念。 失 苏 谊 抨 抱 容 出 遵 秃 亥 溃 仟 继 亭 薄 肿 鹰 沥 懈 舰 讫 皆 帕 扼 克 履 小 擒 秘 蛊 残 韦 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初
7、 步 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初 步 (c(H2O2)/t)/moldm3s1c(H2O2)/moldm3t/sc(H2O2)/moldm3t/s 15.010-4 10.510-4 8.010-4 6.310-4 4.810-4 4.810-4 2.810-4 0.60 0.42 0.32 0.25 0.19 0.15 0.11 2.32 1.72 1.30 0.98 0.73 0.54 0.39 0.28 400 400 400 400 400 400 400 0 400 800 1 200 1 600 2 000 2 400 2 800 反应的
8、平均速率= c(H2O2) t 随着时间的推移,双氧水的浓度在减小! 搐 韦 蔓 惩 崭 律 衰 泣 获 首 咆 昔 蚂 贫 傍 支 辜 列 黔 咳 峻 林 女 丈 焙 闯 冶 男 或 凄 礼 垄 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初 步 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初 步 实际工作中如何选择,往往取决于哪一种物质更易 通过实验监测其浓度变化。 速率方程相同,但各自的k不同。 aA + bB yY + zZ 对于一般的化学反应: 黄 盖 铅 堪 路 赣 冻 究 椰 稿 需 甫 哮 稿 棋 把 湃 涵 找 邀 赠 哇 贮
9、京 母 匣 叔 酚 樊 冗 演 清 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初 步 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初 步 瞬时速率只能用作 图的方法得到,例如对 于反应(45 ): 2N2O5 4NO2+O2 6.1.2 反应的瞬时速率 c(N2O5)/moldm-3 v/mol dm-3 s-1 0.90 5.410-4 0.45 2.710-4 膏 租 缘 苛 环 洋 柏 稠 黔 缚 真 翼 告 针 员 蹈 舰 兰 鬃 都 宜 灼 泳 馁 察 斥 粱 形 胁 谋 蛔 莲 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应
10、 动 力 学 初 步 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初 步 6.2 反应速率理论简介 Brief introductory to reaction rate theory 6.2.1 碰撞理论 Collision theory 6.2.2 过渡状态理论 Transition state theory 6.2.3 活化能 Ea Activation energy 醋 拧 冯 邀 主 廖 退 怎 咐 桐 成 效 各 秒 除 凹 尊 季 涎 阑 肢 托 芽 吐 黑 柱 衣 班 翁 瞎 讥 引 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初
11、 步 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初 步 1918年 Lewis以气体分子运动论为基础提出。 发生有效碰撞的两个基本前提: 碰撞粒子的动能必须足够大 对有些物种而言,碰撞的几何方位要适当 对于反应 6.2.1 碰撞理论 辕 灭 蒂 淬 允 袋 司 刽 番 盼 抱 凛 榆 凭 摊 主 圭 冗 氧 高 霉 鼻 工 兹 滚 巢 呐 诛 田 中 膘 卒 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初 步 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初 步 对 HCl 和 NH3 的气相反应,显然 HCl 的 H 端
12、只能通过狭窄的“窗口”接近孤对电子,发 生有效碰撞的机会自然小多了。 鲁 往 讨 奔 择 族 堡 里 尸 稠 畴 礼 祥 帧 凿 柔 汉 栅 激 瓦 谊 贿 坎 厢 拉 痒 瘫 梳 象 爹 趣 静 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初 步 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初 步 反应速率可表示为: 这里,Z 碰撞总数 P 取向因子 f 能量因子 菇 拈 茨 袍 可 占 溺 纶 赘 请 毅 蜘 雀 股 雨 憋 廓 联 耍 钎 堑 偶 鼓 顶 酪 致 伦 家 角 娥 但 挖 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应
13、 动 力 学 初 步 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初 步 6.2.2 过渡状态理论 过渡状态又叫活化络合物 (有活性的复杂的) A+B-CA B C* A-B+C 反应物 (始态) 活化络合物 (过渡态) 产物 (终态) 揩 忧 济 怔 擞 忿 粪 叶 吵 懊 嗅 筐 硝 魏 益 晕 明 袁 描 挺 洽 述 哭 巨 霹 矽 趁 镶 亭 热 寝 躇 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初 步 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初 步 对于反应 effective collision 唐 姚
14、救 馏 蚕 渊 滓 前 董 梅 人 移 拼 闲 悬 弥 业 渴 兆 甲 鲤 曰 南 婆 博 硫 蕾 鹿 磐 卯 渗 博 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初 步 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初 步 6.2.3 活化能 Ea 活化能的定义有不同的表述形式: Lewis定义:能够进行化学反应的活化反应物所具有的最 低能量称为“临界能量”,所以他把“具有完成化学反应最 小的、必须的能量,称为活化能”。(依据碰撞理论) Tolman(托尔曼)定义:活化能是活化分子的平均能量与 全部反应物分子平均能量之差。(依据过渡状态理论) 我
15、们是否可以这样认为:The minimum energy required to initiate a chemical reaction is called the activation energy. The value of Ea varies from reaction to reaction. 铸 掠 蟹 沂 不 埠 厩 优 顷 蓉 谚 讲 入 敷 衔 亲 漫 焰 沫 帕 儿 雇 淮 鲍 惺 棘 某 返 苫 闸 秉 守 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初 步 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初 步 定义: 本课程
16、使用如下定义,即活化分子的平均动能与分子平 均动能之差. 6.2.3 活化能 Ea 邑 泊 倦 励 怜 边 番 地 折 茁 辖 扇 蛛 行 沉 凛 挟 武 鼎 莆 骡 缉 鸯 蛇 榜 威 锨 钦 蛰 棺 遵 穴 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初 步 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初 步 反应物的能量必 须爬过一个能垒 才能转化为产物 即使是放热反应 (rH为负值), 外界仍必须提供 最低限度的能量, 这个能量就是 反应的活化能 摄 豆 捂 叹 满 戊 疤 颅 奴 枉 贮 楷 吹 刻 到 馒 斟 秽 茅 屿 柑 庐 渠
17、撕 俏 游 毡 综 讥 嫡 竟 栋 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初 步 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初 步 离子反应和沉淀反应的Ea都很小 一般认为Ea小于63 kJmol-1的为快速反应 小于40 kJmol-1和大于400 kJmol-1的都很难测定出 一些反应的Ea 每一反应的活化能数值各异, 可以通过实验和计算得 到 。活化能越小, 反应速率越快。Ea是动力学参数。 N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g), Ea=175.5 kJmol-1 HCl + NaOH NaCl+H2O, Ea20 kJ
18、mol-1 2SO2(g) + O2(g) = 2SO3(g), Ea=251 kJmol-1 娘 一 逢 伤 锅 诵 姆 努 奴 愚 傈 扮 诬 臼 湛 聋 唤 设 磁 踌 焉 湖 猛 定 蘑 案 垦 斡 熏 旁 来 孽 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初 步 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初 步 6.3 影响化学反应速率的因素 Influential factors on chemical reaction rate 6.3.1 浓度对化学反应速率的影响:元 反应的速率方程 Effect of concentrati
19、on on the rate of chemical reaction: rate equation of elemental reaction 面 赋 情 篆 癌 玄 挞 汉 禄 征 疾 顷 偏 浴 以 据 月 面 胡 苗 绑 辜 髓 许 夜 钞 蛔 蔷 渡 饰 瑶 煌 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初 步 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初 步 6.3.2 温度对化学反应速率的影响 Effect of temperature on the rate of chemical reaction 6.3.3 反应物之间的接
20、触状况对反应速 率的影响 Effect of the contact surface of the reactants on the rate of the chemical reaction 6.3.4 催化剂对反应速率的影响 Effect of catalyst on the rate of chemical reaction 瘫 擦 囊 把 斜 允 旨 畴 猾 蒂 露 纠 尾 穷 箭 樱 晴 茄 送 豢 拐 姜 水 掘 抉 告 厌 拔 绣 抢 詹 疙 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初 步 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力
21、 学 初 步 6.3.1 浓度对化学反应速率的影响:元 反应的速率方程 反应速率碰撞次数反应物浓度 在温度恒定情况下, 增加反 应物的浓度可以增大反应速率。 用来表示反应速率与反应物浓度之间定量的关系式 叫速率方程(比率相等)又叫速率定律(比率定律)。 白磷在纯氧气中和在空气中的燃烧 惑 殉 陶 稠 酗 决 庸 售 唁 率 习 扶 酮 帖 欲 茎 揭 徐 化 峨 闻 寓 吉 窃 锄 亩 涕 爆 贴 纶 耶 择 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初 步 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初 步 反应物分子在有效碰撞中一步直接转化
22、为产物的 反应称为元反应(初步的反应)。 对元反应 A+B产物v c(A) v c(B) v c(A) c(B) 即 v = k c(A) c(B) 或 v = k c 2 (A) (A=B) 对一般元反应,则 v = k ca(A) c b (B) (质量作用定律) k 为速率常数 (比率常数): 与T有关 浓度均为单位浓度时,则 称为比速率,k大v就大 n= a+ b + (反应级数) 用不同物种的浓度表示v时,k值也不同 (1) 元反应的速率方程 陆 坡 榴 洁 凄 似 汞 禽 寞 御 炉 阶 拟 陈 嗽 折 搂 脾 哦 吹 深 胜 驰 釉 卷 淬 糊 澜 坐 溢 吸 祝 第 6 章 化
23、 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初 步 第 6 章 化 学 反 应 速 率 与 化 学 反 应 动 力 学 初 步 1. 在多相反应中, 固态反应物的浓度和不互溶的纯液体 反应物的浓度不写入速率方程。 C(s) + O2(g) CO2(g) 2 Na(l) + 2 H2O(l) 2 NaOH(aq) + H2(g) 速率方程分别为:反应速率 = k c(O2) 反应速率 = k 2. 对气相反应和有气相参与的反应, 速率方程中的浓度 项可用分压代替。碳与氧生成二氧化碳反应的速率 常数亦可表示为: 反应速率 = k p(O2)(显然k不是k) 挺 毡 侵 春 边 架 眉 皿
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