第二章 化学动力学及其应用VIP免费

第二章化学动力学及其应用1)研究化学反应的方向和限度2)只考虑从始态到终态化学热力学化学动力学1)化学反应的速率、反应具体过程2)了解和控制化学反应的速率、过程22322213NHNH(g)221HOHO(l)2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22322213NHNH(g)221HOHO(l)21rm/kJmolGy-16.63-237.19例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。化学动力学的应用制药工业根据反应速率计算反应进行到某种程度所需的时间、计算单位时间的产量；通过反应条件对速率的影响选择最优工艺路线。制剂的研制和贮存制剂质量稳定，选择合适条件使药物降解缓慢；了解药物在体内的吸收、分布、代谢、排泄速率等。化学动力学的研究内容1)化学反应的速率2)反应条件对反应速率的影响3)反应具体过程，即反应机理4)药物有效期的预测第一节基本概念在均相（或单相）反应中，单位时间、单位体积内，反应系统中各组分的物质的量的改变量。()iiinddCVrdtdt在恒容条件下，体积V为常数，则一、化学反应速率瞬时反应速率r1iidnrVdt反应速率单位：[浓度]·[时间]1例如恒容反应aAbDgGhHAAddcrtDDddcrtGGddcrtHHddcrtGADHrrrrradgh1iidCrdt反应速率计量系数例N2+3H22NH3tcrdd2Ntcdd312Htcdd213NH对于气相反应，可用压力随时间变化率表示322NHNHddd11d3d2dppprttt此时，速率r的单位为[压力][时间]12BrHHBrH二、基元反应由反应物微粒（分子、原子、离子或自由基等）一步直接生成产物的反应。例22BrBr复杂反应：由几个基元反应组成的反应。三、反应分子数22BrBr指参加基元反应的反应物的微粒数。反应分子数只能是正整数。单分子反应双分子反应三分子反应2BrHHBrH基元反应{尚未发现大于三分子的反应2A+B→C四、反应速率方程与反应级数及速率常数微分速率方程(或速率方程)以微分形式表示的反应速率与各反应组分浓度之间的函数关系式。积分速率方程（或动力学方程）用积分形式表示的反应组分浓度与时间的函数关系式。r=f(c)c=f(t)速率方程必须由实验确定AD()rfckccAD()rfckcc反应对反应物A是级，对D是级，反应总级数n=+2O2NOckcr该反应对NO是二级，对O2是一级，反应的总级数为三级；例反应aAbDgGhH例由实验确定速率方程反应级数整数分数零负数反应级数简单反应的反应级数一般为正整数H2+Br22HBr222121HBr2HBrBr1kccrkcc复杂反应的级数比较复杂例速率常数ADrkcc物理意义k与温度、反应介质、催化剂等因素有关。对于不同级数的反应，速率常数k的量纲不同。速率方程式中k称为速率常数各反应物均为单位浓度时的反应速率，其大小与反应物的浓度无关。影响因素量纲五、质量作用定律对于基元反应aA+dDPdackcrDA基元反应的反应速率与反应物浓度幂的乘积成正比，这个关系就是质量作用定律。反应物浓度的指数是计量方程式中各反应物的计量系数适用范围：只适用于基元反应练习请根据质量作用定律写出下列基元反应的速率方程式(1)A+B→2Pr=kcAcB(2)2A+B→2P(3)A+2B→P+2S(4)2Cl+M→Cl2+Mr=kcA2cBr=kcAcB2r=kcCl2cM六、计量方程与机理方程计量方程例如2O33O2机理方程表示实际反应过程的方程32OOO(1)(2)322OOO只表示始、终态反应物与产物的数量关系每一个机理方程都是基元反应，都能运用质量作用定律第二节简单级数反应概要一、一级反应反应速率与反应物浓度的一次方成正比的反应是一级反应。APAAddAckct积分A,0AlnAcktc反应速率对于反应,001()AACtAACAdCkdtC得AA,0Aktcce指数形式反应物浓度随时间呈指数减小，只有t＝∞，才有cA＝0.从理论上说，一级反应需要无限长时间才能反应完全。（许多生理反应、药物在体内吸收、分布、代谢和排泄等过程都可视为一级反应。）一级反应的特点1.速率常数k的量纲：[时间]-1单位s1（或min1，h1，d1等）tlnC2.AA,0lnlnccktlncA~t为直线,斜率为–k，截距为lncA,0A,0Alncktc由式3.半衰期：反应物浓度降低至初始浓度一半...