当前课程知识点：物理化学（下） > 2. 化学动力学 > 2.11 典型复杂反应——对峙反应 > Video
同学你好
这节课我们继续介绍典型复合反应
这节课我们介绍的复合反应是对峙反应
所谓的对峙反应是正逆方向同时进行的反应
所以有的时候我们把它称之为可逆反应
或者叫队形反应
最简单的对峙反应
我们看一下这个表达式
就是一个反应物A可逆的生成产物Y
也就是说A可以正向生成Y
它的反应速率常数是K1
之后这个产物外又可以反过来
逆向的生成反应物A
这个反应的速率常数我用K-1来表达
先来看一下对峙反应
它的微分速率方程和积分速率方程
对于一个对峙反应
正向的这样一个基元反应
它是一个A的消耗过程
A的消耗过程它的反应的速率
R1它等于这个数率系数K1
再乘上反应物浓度CA
那么逆向它也是一个基元反应
是A的增加过程是产物Y的一个消耗过程
那么这个逆向的反应的速率
我也用A的浓度随时间的变化来表达
因为它是一个增加A的一个过程
所以浓度随时间的这个变化率是一个正值
这个时候再表达第二个反应的速率的时候
这个地方没有必要再加上一个负号了
因为他A作为一个产物出现了
那么第二个反应
它的反应的速率等于什么呢
等于第二个反应的速率系数
再乘上第二个反应的反应物的浓度
第二个反应的反应物是Y
所以它浓度我用CY来表达
那么整个这个反应过程
A的浓度随时间的变化率
我就要把A的增加和A的消耗
求一个代数和
这是A的消耗速率
这是A的增加速率
这个就是对峙反应它的微分速率方程
浓度随时间的这种变化关系
代到这个对峙反应微分速率方程的积分当中去
作为积分线给它代进去
代进去之后求一下它的积分
这样的话我就可以得到
这个对峙反应的积分速率方程
我根据这样一个对峙反应的积分数据方程
就可以来分析对峙反应的动力学特征
这里面有一个XA
代表的是反应进行到某一个时刻T
反应物A摩尔分数是多少
那么根据刚才我讨论的那个积分式
我可以分析对峙反应的特征
对此反应有的时候我们把它叫可逆反应
叫可逆反应
当达到平衡的时候
正逆反应的速率是相等的
正极反应速率相等意味着这等式是成立的
这个等式要是成立的话
那么我根据这个等式我就可以推出来下面一个
K1乘上CA等于K-1乘上CY
那么我再进行一个变换
大家可以看一下
CY比上CA
产物的浓度比上反应物的浓度
等于什么呢
等于K1比上K-1
那么根据以前我们学到的
化学热力学的知识
我们知道什么呢
在一定条件下
当一个化学反应达到平衡的时候
反应物和产物的物质的量之间
存在着一个明确的数量关系
这个关系靠什么联系起来
靠平衡常数
平衡常数对于刚才我们提到的
那样一个对峙反应
那个对峙反应如果说达到了平衡
也就是说它的正逆反应速率相等的时候
达到化学平衡以后
那么它物质的量之间
产物的浓度比上反应物的浓度
剂量系数都是一了
那么这两者之比应该等于它的平衡常数
那么也就是说K1比上K-1等于KC
我们可以仔细的分析一下
这个等式左侧速率常数
正反应速率常数逆反应速率常数
速率常数是一个是化学反应动力学当中
一个核心的一个概念
在讲这一章的开始的时候就说过
动力学和热力学之间的关系
那动力学的一个最核心的概念
速率常数
你再看这个等式的右侧
KC代表化学平衡的特征
化学平衡是我们物理化学当中
哪一部分研究的内容
是化学热力学研究的内容
化学平衡常数是化学平衡
化学热力学当中的一个核心的一个概念
你看看这样一个公式
把化学动力学和化学热力学
紧密的联系到一起了
所以它在化学热力学和化学动力学之间
搭建了一个非常好的一个桥梁
那么在一定条件下
只要正逆两个基元反应达到平衡
这个式子总是存在的
这是第一个
第二个那么这个等式的重要性
就是我们刚才说的
他把热力学和动力学
紧密地联系在一起了
他在热力学和动力学之间
在一个化学反应的可能性
和可行性之间搭建了一个桥梁
我可以通过刚才的这个等式
来讨论对峙反应的活化能
与化学反应的热力学能变之间的这种关系
那我经过这样一个简单的推导
你看通过这样一个特征
一个特征式我两边取对数
取了对数了以后
我再把这个式子两边都对温度进行全微分
进行了全微分以后
那么根据统计热力学的知识
这是统计热力学当中的一个公式
我们拿过来直接用了
如果说大家对这个相关的知识有兴趣的话
可以翻一翻这个统计热力学这一章的内容
我把这一张这个当中的结论拿过来直接用
那么根据Aeeenius公式
我还可以知道
这个速率常数的对数
对温度的全微分
他等于E比上RT的平方
我把这个Aeeenius这个公式
我都可以拿过来直接用
那么我就最后可以推出来一个什么公式呢
推出来这个E1-E-1
等于什么呢
等于这个U
E1和E-1什么呀
正反应的活化能和逆反应的活化能
这个正反应的活化能和逆反应活化能之差
等于什么
等于U
但是U是什么呢
我们之前讲过的是定容反应的热力学能
一个定容反应它的热力学能变是多少
用U来表达
这样的话你看
热力学的状态函数
最基本的状态函数
这是活化能是什么
动力学当中最重要的参量活化能
你看也把动力学和热力学的内容联系到一起了
那么如果说这是一个定压反应
我们刚才讲这得他又是一个定容热
如果是一个定压反应
那么这个差值等于什么
等于H
等于1个定压反应的焓变
那么这一节的内容
我们就介绍到这
-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
