08 化学动力学基础（一）.ppt

物理化学电子教案—第八章
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
化学动力学的任务和目的
研究化学变化的方向、能达到的最大限度以及外界条件对平衡的影响。化学热力学只能预测反应的可能性,但无法回答反应的速率如何及反应的机理如何等现实性的问题。例如:
热力学只能判断这两个反应都能发生,但如何使它发生,热力学无法回答。
化学热力学的研究对象和局限性
化学动力学的任务和目的
化学动力学是从动态角度由宏观表象到微观分子水平研究化学反应的速率和反应的机理以及温度、压力、催化剂、溶剂和光照等外界因素对反应速率的影响,把热力学的反应可能性变为现实性。
化学动力学的研究对象
例如:
动力学认为:
需一定的T,p和催化剂
点火( ),加温或催化剂。若常温、无催化剂需年。
化学动力学的任务和目的
化学动力学的研究目的
通过化学动力学的研究,可以知道如何控制反应条件以
改变反应速率。如工业上的许多反应,我们可以通过控
制反应条件以提高反应速率从而达到提高产率的目的;
而对另一些反应,我们则希望降低其反应速率,如金属
的腐蚀、食品变质、塑料老化、人体衰老等过程。
热力学与动力学的关联
虽然热力学和动力学是研究化学反应的两个独立步骤,
但它们之间并非是毫无关联的。如果没有热力学的预言,
化学动力学的任务和目的
则动力学的研究将是盲目的,有些反应,可以用测量热
效应的方法来研究反应速率(如细胞的新陈代谢、水泥
的水合过程、环氧树脂的固化等);而对另外一些反应,
可用动力学的方法来测定热力学函数值,如燃烧过程中
的重要自由基C2H*的生成热可借助动力学方法测量(由
于自由基C2H*的活性很高、寿命短,无法用热力学方法
测量)。
反应速度和速率
速度 Velocity 是矢量,有方向性。
速率 Rate 是标量,无方向性,都是正值。
例如:
瞬时速率
在浓度随时间变化的图上,在时间t 时,作交点的切线,就得到 t 时刻的瞬时速率。显然,反应刚开始,速率大,然后不断减小,体现了反应速率变化的实际情况。
反应进度(extent of reaction)
设反应为:
转化速率(rate of conversion)
对某化学反应的计量方程为:
转化速率的定义为:
已知