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1、物理化学第九章第十章2023/5/12第1页，本讲稿共89页m9.1引言（1）化学动力学的任务和目的化学热力学的研究对象和局限性化学动力学的研究对象学习化学动力学的目的2023/5/12第2页，本讲稿共89页(2)、反应速率的表示法（Expression of reactionrate）对任何反应：2023/5/12第3页，本讲稿共89页2023/5/12第4页，本讲稿共89页(3)、反应速率的测定 动力学曲线就是反应中各物质浓度随时间的变化曲线。有了动力学曲线才能在t时刻作切线，求出瞬时速率。2023/5/12第5页，本讲稿共89页(1)化学方法 不同时刻取出一定量反应物，设法用骤冷、冲稀、
2、加阻化剂、除去催化剂等方法使反应立即停止，然后进行化学分析。2023/5/12第6页，本讲稿共89页(2)物理方法 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)或现代光谱仪(如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。2023/5/12第7页，本讲稿共89页a、基元反应 基元反应简称元反应，如果一个化学反应，反应物分子在碰撞中相互作用直接转化为生成物分子，这种反应称为基元反应。E.g:(4)反应机理的概念基元反应与反应分子数ElementaryReaction&MoleculeNumber2
3、023/5/12第8页，本讲稿共89页b、总包反应（Overallreaction）如果一个化学计量式代表了若干个基元反应的总结果，那这种反应称为总包反应或总反应。例如，下列反应为总包反应：2023/5/12第9页，本讲稿共89页c、反应分子数(Molecularityofreaction)在基元反应中，实际参加反应的分子数目称为反应分子数。反应分子数可区分为单分子反应、双分子反应和三分子反应，四分子反应目前尚未发现。反应分子数只可能是简单的正整数1，2或3。基元反应单分子反应双分子反应三分子反应反应分子数2023/5/12第10页，本讲稿共89页9.2 反应的速率公式Formula ofre
4、actionratev 速率方程v 质量作用定律v 反应级数v 反应的速率系数2023/5/12第11页，本讲稿共89页速率方程(Rateequation)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。例如：2023/5/12第12页，本讲稿共89页质量作用定律（Lawofmassaction）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中各反应物的系数。这就是质量作用定律，它只适用于基元反应。例如：基元反应 反应速率r 2023/5/12第13页，本讲稿共89页例如：A r=k一级反应kAB
5、 r=二级,对A和B各为一级r=kA2B三级,对A为二级对B为一级-2ABr=k负一级反应r=k0零级反应1/2AB/(1-B)r=k无简单级数1/2ABr=k 1.5级反应2023/5/12第14页，本讲稿共89页反应的速率系数（Ratecoefficientofreaction）速率方程中的比例系数k 称为反应的速率系数，以前称为速率常数。它的物理意义是当反应物的浓度均为单位浓度时k 等于反应速率，因此它的数值与反应物的浓度无关。在催化剂等其它条件确定时，k 的数值仅是温度的函数。k 的单位随着反应级数的不同而不同。2023/5/12第15页，本讲稿共89页 速率方程中各反应物浓度项上的指
6、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，通常用n 表示。n 的大小表明浓度对反应级数可以是正数、负数、整数、分数或零，有的反应无法用简单的数字来表示级数。9.3简单级数反应的速率方程ReactionEquationforSimpleOrderReaction2023/5/12第16页，本讲稿共89页反应级数（Orderofreactionv 一级反应(first order reaction)v 零级反应(zeroth order reaction)二级反应(second order reaction2023/5/12第17页，本讲稿共89页一级反应（Firstorde
7、rreaction）反应速率只与反应物浓度的一次方成正比的反应称为一级反应。常见的一级反应有热分解反应、放射性元素的蜕变、分子重排等；许多药物在体内的吸收、分布、代谢和排泄过程，常近似地被看作一级反应。2023/5/12第18页，本讲稿共89页不定积分式或2023/5/12第19页，本讲稿共89页定积分式或2023/5/12第20页，本讲稿共89页一级反应的特点1.速率系数k 的单位为时间的负一次方，时间t可以是秒(s)，分(min)，小时(h)，天(d)和年(a)等。2.半衰期(half-lifetime)是一个与反应物起始浓度无关的常数，。3.与 t 呈线性关系。(1)所有分数衰期都是与起
8、始物浓度无关的常数。引伸的特点(2)(3)反应间隔 t 相同,有定值。2023/5/12第21页，本讲稿共89页例：某金属钚的同位素进行放射，14d后，同位素活性下降了6.85%。试求该同位素的：(1)蜕变常数，(2)半衰期，(3)分解掉90%所需时间。解：2023/5/12第22页，本讲稿共89页二级反应的微分速率方程DifferentialRateEquationofSecondOrderReaction2023/5/12第23页，本讲稿共89页二级反应的积分速率方程IntegralRateEquationofSecondOrderReaction不定积分式：定积分式：（1）2023/5/12第24页，本讲稿共89页定积分式：不定积分式：定积分式：2AC(3)2023/5/12第25页，本讲稿共89页二级反应（a=b）的特点3.与 t 成线性关系。1.速率系数 k 的单位为浓度-1时间-12.半衰期与起始物浓度成反比引伸的特点：对 的二级反应，=1：3：7。2023/5/12第26页，本讲稿共89页2023/5/12第27页，本讲稿共89页2023/5/12第28页，本讲稿共89页