当前课程知识点：物理化学（下） > 2. 化学动力学 > 2.6 零级反应和n级反应 > Video
同学你好
我们这一节继续学习
简单级数反应的动力学分析
那么我们现在再来分析一下
零级反应的动力学规律
所谓的零级反应
其实实验确定的
某反应速率与
反应物的量的浓度无关的
这样的反应
比如说对于一个只有一种
反应物的这样一个反应
像aA生成产物
那么什么叫零级
就是它的反应级数
N等于0
那么对于这样的反应
那它的速率的微分方程怎么写
反应速率R它仍然是
反应物的浓度随时间的变化率
或者产物的浓度
随时间变化率
我们现在如果说
用反应物的浓度
随时间变化率的话
那么依然前面加上一个负号
因为它浓度是减少的吗
保证R要大于零
那么它等于什么
我们按照质量作用定律
它应该是等于反应速率常数
再乘上反应物的浓度
但是我们这里说
我们这个反应
是一个零级反应
是一个零级反应意味着
这个反应速率R
它和反应物的浓度A的浓度
是没有关系的
那么这个反应的数率怎么写
我可以写成KA撇
它只是一个比例常数
乘什么
乘上A的初始浓度CA0
把它们两个乘了之后
它等于1个常数
这个常数
我用K来表示
这是零级反应的
微分数率方程
那么通过零级反应的
微分速率方程
我做一个简单地变换
所以这个移项了以后
它变成一个非常简洁的形式
这里面
是K是一个常数
那么积分之后
我就可以得到零级反应积分式
ca0减去CA
等于KT
那么根据这样一个
零级反应的积分式
我就可以分析
这个零级反应的
动力学特征
别忘了哈我们那个零级反应的积分式
Ca0减去CA等于KT
首先第一个特征
我想知道K的量纲和前面一样
我们分析其他几个
简单级数反应的时候
第一个特征就是K的量纲
那么K的量纲
我通过动力学的这种微分式
我可以知道
通过他的这个积分式
也很容易分析出来
比如说要是通过微分式来分析
那么负的DCA等于KDT
左侧浓度的量纲
如果是体积浓度
摩尔每升
右侧T是时间
我把这个时间
这个量纲除过去
那么K的量纲
很容易我就可以得到了
它是浓度时间的-1次方
那么显然这样一个K的量纲
和前面讲的一级二级的又不一样
这是它的零级反应的第一个特征
那么我们再分析一下
这个零级反应
它的反应的数率问题
零级反应它的方程
数据方程RA是等于K的
等于1个常数的
那么也就是说
这个速率和C是没有关系的
它在一定条件下
它永远是一个常数
这个注意啊
一定是一定条件
因为什么
因为K它是一个常数
它是在一定条件下是一个常数
条件变了
这个数字也会发生变的
所以我们这里说
它在一定条件下
零级反应的速率是一个常数
和浓度没有关系
第三个关于零级反应
它的半衰期
零级反应的半衰期
那就反应物的浓度减少一半
所需要的时间呗
反映物的浓度减少一半
CA等于1/2CA0
我把它带到零级反应的
动力学积分式当中
带到这个式子当中去
你看我可以
推出来它的半衰期T1/2
等于什么
等于ca0比上2K
ca0A的初始浓度
说明T1/2和ca0成正比
也就是说你这个反应物的
初始浓度越大
那么它的半衰期也就越长
反应物浓度减少一半
所需要的时间也就越长
零级反应它的半衰期
和A的初始浓度成正比
这是第三个零级反应的特征
那么零级反应的第四个动力学特征
就是关于零级反应的进程问题
我现在
通过这样一个动力学积分式
我想分析一下
我这样一个零级反应
能不能进行完全
也就是说反应物
能不能全部消耗掉
全部转化成产物
那么我看这个式子啊
A允不允许等于0
允许啊
允许CA等于0的话
那么当ca等于0的时候
反应进行完全了
它反应所用的时间
应该是最长的时间
这个时候
我用tmaX来代替这个反应
进行完全所需要的时间
TMAX等于什么
等于C0比上K啊
那么刚才我们讲了
零级反应的半衰期
T1/2等于什么
等于这个值的一半啊
所以我们说零级反应
它的半衰期等于
反应进行完全
所需要的时间的一半
所以这个地方学到这儿
我们大家还是要澄清一个概念
就是所说半衰期的概念
半衰期是一个反映
某一个反应
它的某一个反应物
它的浓度减少一半
所需要的时间
而不是说反应进行完全
所需要时间的一半
但是对于零级反应
就是反应进行完全
所需要的时间的一半
刚好是等于
这个反应的半衰期
这是零级反应
它的第四个动力学特征
就是零级反应进行完全
所需要的时间是有限的
那么零级反应的第五个动力学特征
就是积分式当中的直线关系
这个是零级反应的积分式
ca移到左侧去
含T的项移到右侧来
那么就可以得到
这样一个方程
从这个方程上来看
很直接的ca和T之间的
这种直线关系
这个直线的斜率
是负K负K
K永远是一个大于等于0的值
那么负K肯定是直线的
是向左倾斜的
斜率是负的
所以我就可以画出这样一条直线来
纵坐标是浓度
横坐标是时间
因为这个反应
可以进行完全
反应进行完全
允许ca等于0
所以CA等于0的那一点
对应的就是反应进行完全
所需要的那个时间
这个就tm AX
之后这是反应的开始的时候
T等于0时刻的
反应物的浓度
那么这个反应物浓度
减少一半所需要的时间
这是浓度一半
1/2C0
减少一半所需要的时间
是T1/2
那么这T1/2这一点
刚好是TMAX的一半
这样一点
那已知道这种零级反应并不多
多数都是一些表面的
负向反应
比如说这里面有这样两个实例
比如说氨在高压下
在钨丝上的这种分解
都属于表面负向反应
它表现出来
属于零级反应
那么下面
我们再来介绍另外一种
简单级数的反应
叫N极反应
所谓的N极反应
是实验确定的
某反应速率与反应物质的量的浓度
N次方成正比
这种反应称之为氨基反应
对于只有一种反应物A的
这样的最简单的n级反映
假如说我把这个反应的
反应式写出来
他N
这代表反应的级数
它的反应的速率方程
因为只有一种反应物吗
反应的速率方程
就是这个反应物浓度的N次方
最后前面乘上一个比例系数
最后前面乘上一个比例系数
这个就是它的微分数率方程
我还是老办法
我把这个微分数率方程
做一个变换
把相同变量挪到一起
比如说都含有浓度变量的
移到左侧
含有时间变量
都移到右侧
之后把这样一个变化条件
积分线带进去
两边进行积分
积分了以后
我可以得到N极反应的
积分数率方程
分母上有个N减一
那我们看到这个
就要知道
N如果要是等于1
这个方程没有意义了
所以这个式子的使用条件
N不能等于1
那么同样
根据这样一个积分数率方程
我可以分析
N极反应
它的动力学特征
比如说半衰期
你看ca等于1/2CA0的时候
我把这个C等于1/2CA0
带到它的那个积分方程当中去
我就可以得来
这样一个N极反应
它的半衰期的公式
有两点需要注意的问题
第一点
就是分母N减一
又出现了
那么这个N减一
出现了意味着什么
这个N不能等于1
如果它要是等于1
T1/2永远是等于无穷大
因此这个式子使用条件
N不能等于1
另外一个要注意
这个半衰期
它和初始物的浓度
是有关系的
而且是这种反比的关系
但是它不是一个直接的反比
它和初始物浓度的
N减一次方成反比
这是看这个
半衰期公式的时候
我们需要注意的
这个问题
那么这一节的内容
我们就讲到这
-绪论
--Video
--绪论
-1.1 原电池与电解池
--Video
--原电池与电解池
-1.2 离子的迁移数与迁移速率
--Video
-1.3 电导、电导率和摩尔电导率
--Video
-1.4 离子独立移动定律
--Video
--离子独立移动定律
-1.5 电导的测定及应用
--Video
--电导的测定及应用
-1.6 强电解质溶液理论
--Video
--强电解质溶液理论
-1.7 可逆电池
--Video
--可逆电池
-1.8 电池设计
--Video
--电池设计
-1.9 可逆电池热力学
--Video
--可逆电池热力学
-1.10 电极电势和液体接界电势
--Video
-1.11 电池电动势
--Video
--电池电动势
-1.12 极化作用
--Video
--极化作用
-1.13 金属的电化学腐蚀、防腐和钝化
--Video
-1. 电化学--习题
-2.1 化学动力学概述
--Video
--化学动力学概述
-2.2 化学速率，速率方程和反应级数
--Video
-2.3 基元反应和质量作用定律
--Video
-2.4 一级反应
--Video
-- 一级反应
-2.5 二级反应
--Video
--二级反应
-2.6 零级反应和n级反应
--Video
-2.7 反应级数测定方法
--Video
--反应级数测定方法
-2.8 温度对反应速率的影响
--Video
-2.9 活化能和指前因子
--Video
--活化能和指前因子
-2.10 典型复杂反应——平行反应
--Video
-2.11 典型复杂反应——对峙反应
--Video
-2.12 典型复杂反应——连锁反应
--Video
-2.13 速率方程近似处理方法
--Video
-2.14 气体反应碰撞理论
--Video
--气体反应碰撞理论
-2.15 过渡态理论
--Video
--过渡态理论
-2.16 链式反应
--Video
--链式反应
-2.17 光化学反应（一）
--Video
--光化学反应（一）
-2.18 光化学反应（二）
--Video
--光化学反应（二）
-2.19 催化作用原理
--Video
--催化作用原理
-2. 化学动力学--习题
-3.1 表面张力
--Video
--表面张力
-3.2 弯曲表面上的附加压力
--Video
-3.3 物质的亚稳状态
--Video
--物质的亚稳状态
-3.4 液固界面
--Video
--液固界面
-3.5 溶液表面的吸附
--Video
--溶液表面的吸附
-3.6 表面活性剂
--Video
--表面活性剂
-3.7 固体表面
--Video
--固体表面
-3.8 表面吸附方程
--Video
--表面吸附方程
-3.9 分散系统和胶体
--Video
--分散系统和胶体
-3.10 胶体的性质（1）
--Video
--胶体的性质（1）
-3.11 胶体的性质（2）
--Video
--胶体的性质（2）
-3. 表面化学与胶体--习题
-4.1 概述
--Video
-- 概述
-4.2 Boltzmann 统计
--Video
-4.3 撷取最大项
--Video
--撷取最大项
-4.4 最概然分布
--Video
-- 最概然分布
-4.5 a, b值的推导
--Video
--a, b值的推导
-4.6 Boltzmann 公式的讨论
--Video
-4.7 配分函数
--Video
--配分函数
-4.8 配分函数的分离
--Video
-4.9 原子核配分函数
--Video
-4.10 电子配分函数
--Video
--电子配分函数
-4.11 平动配分函数
--Video
--平动配分函数
-4.12 单原子理想气体热力学函数
--Video
-4.13 转动配分函数
--Video
-- 转动配分函数
-4.14 振动配分函数
--Video
--振动配分函数
-4.15 分子的全配分函数
--Video
--分子的全配分函数
