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同学你好
本章内容是化学反应动力学
首先我们介绍一下
化学反应动力学概述
化学反应动力学呢
它的研究内容主要有两个大的方面
第一个方面就是影响化学反应速率的因素
第二个就是反应历程
那影响化学反应速率的因素
我们大家都熟知
比如说浓度会对化学反应的速率
有影响
再比如说温度
对化学反应速率有影响
在其它的比如说催化剂
比如说溶剂比如说光照等等
那影响化学反应速率的因素非常多
这一部分的内容就是我们研究
化学反应动力学的一个主要的内容
另外一个重要的内容是研究什么
研究化学反应的历程
化学反应的历程
也就是我们通常所说的化学反应的机理
它是一个化学反应过程当中
所经历的真实步骤的集合
我们把它称之为反应历程
那么下面我们介绍一下
化学反应动力学的研究方法
从这个整个化学反应动力学
研究方法上来看
它可以归成两类
一类称之为宏观方法
一类称之为微观方法
什么是宏观方法呢
就是实验测定
反应速率随着温度随着浓度啊
随着时间哪等等
这些宏观量它的变化规律
所以这个宏观方法研究的动力学
我们把它称之为宏观反应动力学
那另外一种叫做微观方法
微观方法它是在分子水平上
研究反应动力学的规律
所以我们把它称之为
微观反应动力学
也称之为分子反应动态学
这个微观的反应动力学
这个包括这些微观的方法
我们主要是指利用激光啊
分子数等等这些实验技术
研究特定能态的分子
通过单次碰撞转变成另一种
特定能态的分子的这个过程的速率
就是所说的微观的方法
那么不管是宏观方法还是微观方法
整个化学反应动力学它的研究方法
其实它是热力学量子力学
统计力学等等
这些理论和实验方法的一个综合运用
它本身而言它并不是一个独立的
一个理论方法
那么化学反应动力学
和我们之前学的
化学反应热力学之间
到底存在什么样的关系
我们说可以用四个字来概括
一个关系
一个是可能
一个是可行
我们说化学反应热力学
它研究的目的是物质变化过程的能量效应
以及过程的方向限度
和有关平衡的规律
它解决的是什么问题呢
它解决的是一个化学变化过程的
一个可能性的问题
能不能发生
是否能够发生
这是一个根本的问题
叫可能的问题
那么化学反应的动力学
他的研究目的
是完成这样一个物质变化过程
它所需要时间
以及实现这个过程的一些具体步骤
它是解决有关速率和机理的问题
归根到底化学反应动力学它解决的
是一个化学变化过程的一个
可行性的问题
就是说这个反应你再研究了以后
研究了的可能性
通过热力学研究
这个反应的可能性非常非常的大
那么这样一个可能发生的反应
可能性非常大的反应
他在实际的
这样一个生产啊
或者科学研究过程当中它是否可行
那么这个问题
就是由化学动力学来回答
这是化学热力学和化学动力学
这两者之间的这种密不可分的关系
可能加上可行一个化学反应
只有在可能的前提下
你才能研究可行
那么只有它可能又可行了
你才可以去给他付诸实践
那么下面我们看一下
化学反应动力学它的发展历程
从这个化学反应速率方面去研究
去认识一个化学反应
应该说已经有200多年的历史了
化学动力学作为一门独立的学科
确立它也有一百多年
那么几个具有里程碑意义的重大的发现
可以讲化学动力学的发展
归结为三个阶段
哪三个阶段呢
第一个
质量作用定律和Arrhcnius公式的提出
第二个链反应的发展
和反应速率理论的建立
第三个快反应的研究
和分支反应动态学的兴起
那么这三个阶段呢
我们是按照时间顺序排下来的
在19世纪后半叶到20世纪初
大概
我们可以想一下这个年代
是在1900年前后
在这个时间时间段
提出了动力学的许多基本概念
比如说
我们可能听说过
反应级数
比如说
反应的分指数
比如说质量作用定律
比如说温度对反应速率的影响
比如说活化分子活化能啊
等等的
这些化学反应动力学的基本概念
几乎全都是在这个时间段提出来的
那么这个时间段它其实奠定了
化学反应动力学发展的这个基础
之后第二个时间段
那么就是链反应的发现
和反应速率理论的建立
在20世纪初
一直到20世纪40年代之前
这个大约有三四十年的时间
那么在这个阶段
建立了许多反应速率理论的模型
比如说第一个
比较完善的一个反应速率理论模型
简单碰撞理论
第二个至今仍然被广泛使用的
过渡态理论
这个过渡态理论有的时候
人们也愿意把它叫做
绝对反应速率理论
另外像单分子反应速率理论
这个是由林德曼建立的
之后呢像RRKM理论
就是在单分子反应理论基础之上
又建立起来的这样一个理论
是由四个人的名字的
第一个字母来命名的RRKM理论
这是在这个第二个阶段
发展起来的这些比较著名的
反应的速率理论的模型
那么在这个阶段最重要的是什么
在这一个时期最重要的
是链式反应的发现
发现了链式反应之后
那么动力学的研究就从宏观
走向了微观
所以这个时期
其实是把动力学的
一些基本的理论基本的概念
从宏观引向了微观
把动力学的研究从宏观引向了微观
第三个阶段
就是快反应的研究和分子反应
动态学
对于快反应的研究起源于什么
起源于20世纪50年代以后
那么大家也都知道
在40年代和50年代之间
就40年代前后
发生了第二次世界大战
作为第二次世界大战
当然它对人类这个文明的
这种毁坏程度大家也都是了解了
那么作为一种报复性的一种发展
在二次世界大战之后
这个电子技术发展的是非常非常的迅速
那么由于电子技术发展得非常迅速
促进了微观反应动力学的发展
那么相继发展出来这些实验方法
比如说光谱法比如说质谱法
比如说驰豫法闪光光解技术等等
这些方法
对我们这化学反应动力学的研究
尤其是快反应的研究
有了极大的一个帮助和促进作用
另外一个方面就是分子反应动态学
就是由于这些先进的这些技术的发展
比如说分子术比如说激光技术
由于这些技术的应用而开创了这个
分子反应动态学这样一个研究领域
它是指什么
是在量子态和态反应这个层次上
研究反应的速率和反应的机理
那么下面我们大概
再介绍一下气体分子运动论
很多时候我们把这一章留给大家去自学
那我也希望我们同学
如果有时间的话
从头到尾把这一章的内容自己看一下
自己去了解一下
所说的气体分子运动论
是以一个分子的模型作为基础
用经典力学统计力学的定律
去解释和预期气体的宏观性质
最后根据不同气体分子模型
我可以给出气体分子不同的性质的解释
由此我可以得到许多的结论
那么就气体模型而言
通常能够用到的是两个模型
一个是质点模型
一个是硬球模型
质点模型是最简单的模型
可以得到理想气体状态方程
pV等于nRT
这个理想气体方程
就是通过这个质点模型推出来的
另外一个模型叫做硬球模型
就是把这个分子看成是可以互相发生
弹性碰撞的这样的刚性硬球
当然这个硬球模型
它也是为了更多的
弥补这个质点模型的缺陷
因为质点模型
把一个分子看成了一个质点
没有体积只有质量
那么显然它和实际情况不符
因为不管怎么说
即使分子再小
即使原子在小
那么它有它自己的体积
所以后来就发展出来
我把它看成了一个刚性硬球
看成了这样一个硬球之后进行
用这样一个硬球的模型去进行一些
统计学热力学的一些推导了
但是气体分子大家知道
毕竟它是一个分子
它并不是说我们在物理学上
严格定义的那种硬球
所以有的时候
他会和实际情况产生一些偏差
这是对于研究气体分子运动论
所采用的这种气体模型
主要是这么两个
另外就是气体分子运动论
能够得来的一些结论
气体分子运动论能得来的结论
真的是很多
大家可以看我这里简单地列出了一些
比如说理想气体它的压强
它的状态方程刚才说了
pV等于nRT
比如说能均分定理
比如说麦克斯韦速率方程
麦克斯韦速率分布定律
平均速率等等
比如说气体分子与容器碰撞
它碰撞频率是多少
他在逸流方面有什么应用
所以所说的在逸流方面的这种应用
什么意思呢
我研究气体分子一个容器内部
装载了一些气体
那么这些气体呢
它无时无刻不在做的热运动
它热运动的速率和它的激烈程度
它和你这个环境有关
比如说容器的体积它的温度
它这个容器内部气体
它的量有多少都和这些有关系
那么在一定条件下
这个容器内部的气体分子
它到点单位时间内
它到碰到容器器壁的这个频率是多少
为什么要算这个
我要是算出来了之后
那么假如说你算出来的单位面积
碰撞的频率之后
那我把这么大的一个面积给它抠空
给它抠掉了以后
那么就意味着那在单位时间内
这么多的气体它要来碰壁
而这个这个气壁被我拆掉了
那么这些气体就会从这个孔会流出来
那么这样的话我就可以算出来
有这么大一个空孔
那么气体它的流量
单位时间内它的流量是多少
这样的话我就可以把它应用到
逸流方面的这些计算了
再比如说气体分子的平均自由程
再比如说输运过程理论
这个逐渐的就开始向这个
非平衡态热力学方面开始
开始这个渗透了
比如说气体的热传导热扩散粘度等等
再比如说分子间的作用势能
所以通过气体分子运动论
我们能够得来的结论非常多
而且非常有用
本节知识点就讲到这里了
-绪论
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--绪论
-1.1 原电池与电解池
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--原电池与电解池
-1.2 离子的迁移数与迁移速率
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-1.3 电导、电导率和摩尔电导率
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-1.4 离子独立移动定律
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--离子独立移动定律
-1.5 电导的测定及应用
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--电导的测定及应用
-1.6 强电解质溶液理论
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--强电解质溶液理论
-1.7 可逆电池
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--可逆电池
-1.8 电池设计
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--电池设计
-1.9 可逆电池热力学
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--可逆电池热力学
-1.10 电极电势和液体接界电势
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-1.11 电池电动势
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--电池电动势
-1.12 极化作用
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--极化作用
-1.13 金属的电化学腐蚀、防腐和钝化
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-1. 电化学--习题
-2.1 化学动力学概述
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--化学动力学概述
-2.2 化学速率，速率方程和反应级数
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-2.3 基元反应和质量作用定律
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-2.4 一级反应
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-- 一级反应
-2.5 二级反应
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--二级反应
-2.6 零级反应和n级反应
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-2.7 反应级数测定方法
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--反应级数测定方法
-2.8 温度对反应速率的影响
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-2.9 活化能和指前因子
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--活化能和指前因子
-2.10 典型复杂反应——平行反应
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-2.11 典型复杂反应——对峙反应
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-2.12 典型复杂反应——连锁反应
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-2.13 速率方程近似处理方法
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-2.14 气体反应碰撞理论
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--气体反应碰撞理论
-2.15 过渡态理论
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--过渡态理论
-2.16 链式反应
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--链式反应
-2.17 光化学反应（一）
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--光化学反应（一）
-2.18 光化学反应（二）
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--光化学反应（二）
-2.19 催化作用原理
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--催化作用原理
-2. 化学动力学--习题
-3.1 表面张力
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--表面张力
-3.2 弯曲表面上的附加压力
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-3.3 物质的亚稳状态
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--物质的亚稳状态
-3.4 液固界面
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--液固界面
-3.5 溶液表面的吸附
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--溶液表面的吸附
-3.6 表面活性剂
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--表面活性剂
-3.7 固体表面
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--固体表面
-3.8 表面吸附方程
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--表面吸附方程
-3.9 分散系统和胶体
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--分散系统和胶体
-3.10 胶体的性质（1）
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--胶体的性质（1）
-3.11 胶体的性质（2）
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--胶体的性质（2）
-3. 表面化学与胶体--习题
-4.1 概述
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-- 概述
-4.2 Boltzmann 统计
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-4.3 撷取最大项
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--撷取最大项
-4.4 最概然分布
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-- 最概然分布
-4.5 a, b值的推导
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--a, b值的推导
-4.6 Boltzmann 公式的讨论
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-4.7 配分函数
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--配分函数
-4.8 配分函数的分离
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-4.9 原子核配分函数
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-4.10 电子配分函数
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--电子配分函数
-4.11 平动配分函数
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--平动配分函数
-4.12 单原子理想气体热力学函数
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-4.13 转动配分函数
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-- 转动配分函数
-4.14 振动配分函数
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--振动配分函数
-4.15 分子的全配分函数
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--分子的全配分函数
