09郝佳骏浅谈化学动力学化学09化学学习化学动力学化学反应动力学.doc

09郝佳骏浅谈化学动力学化学09化学学习化学动力学化学反应动力学.doc浅谈化学动力学在这一•学期的物化学****过程中,我们初步接触了化学动力学基础,那么化学动力学到底是什么样的一门学科呢?本文通过查阅资料和自我总结,来浅谈化学动力学。化学动力学也称反应动力学、化学反应动力学,是物理化学的一•个分支,是研究化学过程进行的速率和反应机理的物理化学分支学科。它的研究对象是性质随时间而变化的非平衡的动态体系。它的主要研究领域包括:分子反应动力学、催化动力学、基元反应动力学、宏观动力学、微观动力学等,也町依不同化学分支分类为有机反应动力学及无机反应动力学。化学动力学往往是化工生产过程中的决定性因素。化学动力学的研究方法有:唯象动力学研究方法,也称经典化学动力学研究方法,它是从化学动力学的原始实验数据——浓度C与时间t的关系——出发,经过分析获得某些反应动力学参数——反应速率常数k、活化能跖、指前因子A。用这些参数可以表征反应体系的速率特征,常用的关系式有:式中r为反应速率;A、B、C、D为各物质的浓度;a、B、Y、6称为相对于物质A、B、C、D的级数;R为气体常数;T为热力学温度。化学动力学参数是探讨反应机理的有效数据。20世纪前半叶,大量的研究工作都是对这些参数的测定、理论分析以及利用参数来研究反应机理。但是,反应机理的确认主要依赖于检出和分析反应中间物的能力。20世纪后期,自由基链式反应动力学研究的普遍开展,给化学动力学带来两个发展趋向:一是对元反应动力学的广泛研究;二是迫切要求建立检测活性中间物的方法,这个要求和电子学、激光技术的发展促进了快速反应动力学的发展。对暂态活性中间物检测的时间分辨率已从50年代的毫秒级变为皮秒级。分子反应动力学研究方法,从微观的分子水平来看,一个元化学反应是具有一定量子态的反应物分子间的互相碰撞,进行原子重排,产生一定量子态的产物分子以至互相分离的单次反应碰撞行为。用过渡态理论解释,它是在反应体系的超势能面上一个代表体系的质点越过反应势垒的一次行为。原则上,如果能从量子化学理论计算出反应体系的正确的势能面,并应用力学定律计算具有代表性的点在其上的运动轨迹,就能计算反应速率和化学动力学的参数。但是,除了少数很简单的化学反应以外,量子化学的计算至今还不能得到反应体系的可靠的完整的势能面。因此,现行的反应速率理论(如双分子反应碰撞理论、过渡态理论)仍不得不借用经典统计力学的处理方法。这样的处理必须作出某种形式的平衡假设,因而使这些速率理论不适用于非常快的反应。尽管对平衡假设的适用性研究已经很多,但完全用非平衡态理论处理反应速率问题尚不成熟。网络动力学研究方法,它对•包括几十个甚至上百个元反应步骤的重要化工反应过程(如炷类热裂解)进行计算机模拟和优化,以便进行反应器最佳设计的研究。利用化学动力学原理包括:(一)反应速度、反应速度常数、反应级数1、反应速度反应速度常用单位时间内、单位体积中反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示:-dc/dt,式中C为t时间反应物的浓度,负号表示反应物的浓度逐渐减少。2、 反应速度常数根据质量作用定律,反应速度与反应物浓度之间有下列关系:-dC/dt=KCn(1)式中K为反应速度常数,是指各反应物为单位浓度时的反应速度,单位为[时间]-1,其大小与反应温度有关。K值越大,表示反应物的活泼程度越大,药物制剂越不稳定。3、 反应级数式(1)中的n为反应级数,是各反应物所有浓度项的