化学反应的速率方程.pptx
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1、化学反应的速率方程速率方程速率方程(rate equation of chemical reaction)浓度对反应速率的影响浓度对反应速率的影响 速率方程又称速率方程又称动力学方程动力学方程。它表明了反应速。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。速率方程可表示为时间的关系。速率方程可表示为微分式或积微分式或积分式分式。微分式微分式积分式积分式质量作用定律(质量作用定律(law of mass action)实验发现许多反应 aAbB gGhH 其反应速率 r 具有以下形式:r=k A B 、:反应的分级数分级数,称反应对物质 A
2、 为 级,对物质 B 为 级n=+:反应的级数级数。k:反应速率常数,:反应速率常数,是温度与压力的函数。但一般而 言,p对k的影响较小,可视k为温度T的函数。质量作用定律(质量作用定律(law of mass action)注意:注意:1.只有基元反应严格地符合质量作用定律;对于基只有基元反应严格地符合质量作用定律;对于基元反应,反应分级数等于相应的反应计量系数绝元反应,反应分级数等于相应的反应计量系数绝对值,反应级数等于反应分子数。对值,反应级数等于反应分子数。2.对于对于总包反应总包反应,质量作用定律并不一定成立,即,质量作用定律并不一定成立,即使成立,反应级数与反应计量系数也不一定存在
3、使成立,反应级数与反应计量系数也不一定存在对应关系。对应关系。3.反应速率常数的量纲与反应级数有关。反应速率常数的量纲与反应级数有关。返回几个总包反应:几个总包反应:准级数反应准级数反应(pseudo order reaction)在速率方程中,若某一物质的浓度在反应过在速率方程中,若某一物质的浓度在反应过程中可以认为没有变化,可并入速率常数项,这时程中可以认为没有变化,可并入速率常数项,这时反应总级数可相应下降,下降后的级数称为准级数反应总级数可相应下降,下降后的级数称为准级数反应。例如:反应。例如:积分速率方程积分速率方程 具有简单级数的反应具有简单级数的反应一级反应一级反应(first
4、order reaction)反应速率只与反应速率只与反应物浓度的一次方成正比反应物浓度的一次方成正比的反应称为一级反应。常见的一级反应有放射性的反应称为一级反应。常见的一级反应有放射性元素的蜕变、分子重排、五氧化二氮的分解等。元素的蜕变、分子重排、五氧化二氮的分解等。一级反应的微分速率方程一级反应的微分速率方程-differential rate equation of first order reaction)反应:微分式微分式一级反应的积分速率方程一级反应的积分速率方程不定积分式定积分式-integral rate equation of first order reaction某抗菌素
5、在人体血液中消耗呈现简单级数的反应,某抗菌素在人体血液中消耗呈现简单级数的反应,若给病人在某时刻注射后,在不同时刻若给病人在某时刻注射后,在不同时刻t测定抗菌素测定抗菌素在血液中的浓度在血液中的浓度c,得到数据如下:,得到数据如下:t/h481216c/(mg/100ml)0.4800.3260.2220.151一级反应的积分速率方程一级反应的积分速率方程一级反应的积分速率方程一级反应的积分速率方程抗菌素浓度随时间的变化一级反应的积分速率方程一级反应的积分速率方程斜率0.096h-1速率常数0.096h-1一级反应的半衰期:一级反应的半衰期:半衰期半衰期是指反应发生后,达到剩余反应物浓度是指反
6、应发生后,达到剩余反应物浓度占起始反应物浓度一半所需的时间。记为占起始反应物浓度一半所需的时间。记为t1/2一级反应的半衰期(一级反应的半衰期(halflife time)方程方程 一般的:令一般的:令 为已作用的反应物分数为已作用的反应物分数 一级反应浓度与时间的关系ct=c0e-k1tt1/22t1/23t1/2 1/2c0 1/4c0 1/8c0 1/16c0 t4t1/2 0c01/3c0t1/31/9c0 2t1/3 一级反应的特点一级反应的特点1.速率常数速率常数 k 的单位为时间的负一次方的单位为时间的负一次方,2.半衰期半衰期(half-life time)是一个与反应物起是一
7、个与反应物起始浓度无关的常数始浓度无关的常数,。3.与与 t 呈线性关系。呈线性关系。碳断代技术碳断代技术 1414C C是大气中的氮原子和宇宙射线中产是大气中的氮原子和宇宙射线中产生的中子发生核反应的产物,可以认为几千生的中子发生核反应的产物,可以认为几千年来,年来,1414C C的生成速率保持不变,并等于其衰的生成速率保持不变,并等于其衰变速率,因此大气中变速率,因此大气中1414C C的量处于稳态。生命的量处于稳态。生命体由于新陈代谢,其体内体由于新陈代谢,其体内1414C/C/1212C C是一恒定值,是一恒定值,但生命体死亡后的样品中但生命体死亡后的样品中1414C/C/1212C
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