一:化学反应速率
1:传统反应速率:
单位时间内某一反应物质浓度的减少量或者增加量
传统反应速率如下:
可见不同物质对应的反应速率是不同的,当我们算反应速率时必须要指明是哪个物质!
另外,还需注意到这些物质的反应速率之比等于他们的化学计量数之比。
2:用反应进度定义的反应速率(转化速率)
这就很好的解决了以上的问题,不需要再指明是哪个物质
首先回顾下反应进度:
转化速率定义为:
对恒容反应,单位体积反应进度随时间的变化率
其实是也就是再原来传统反应速率的基础上乘上了一个反应进度的倒数。
说明:
由反应进度定义的反应速率与物质的选择无关,与配平的系数有关,所以必须写明方程式
反应速率的单位通常为为mol/s,也可以根据情况使用min,hour,day,year等
3:反应速率理论:
(1):碰撞理论:发生反应的前提时发生碰撞,反应速率与碰撞速率有关
①能量因素:
只有有效碰撞才能发生化学反应,也就是只有能量足够高的有效分子碰撞才能发生化学反应。
我们把这类分子称为活化分子,使普通分子(算平均能量)变为活化分子的最小能量称为活化能。
由图可知,活化能越大,活化分子越少,因此反应速率变慢。②方位因素:
(2)过渡态理论:
化学反应不是简单碰撞就可以完成的,中间有一个过渡状态,反应物分子间先形成一个活化配合物。
二:反应历程与基元反应:
1:
概念:反应物转化为生成物的途径称为反应历程。
基元反应:指反应物分子直接碰撞发生作用而生成产物的反应。即一步完成的反应。
也就是大多数化学反应都要经历若干个基元反应才能转化为生成物。
例如:氯气分子先和一个惰性气体M相撞生成氯自由基
然后接着碰撞如下,每一步均为基元反应。
每一次碰撞都有能量的传递。
:2:基元反应的速率方程
对于基元反应,指基元反应的反应速率与反应浓度之间的定量关系。
质量作用定律:
只能用于基元反应(题目会有说明)
概念:在一定温度下,基元反应的反应速率与各反应物的浓度的幂次方乘积成正比,由于反应物u值为负值,因此浓度的幂次为反应物化学计量数的负值。
这个方程适用于所有化学反应式只有基元反应可以直接带入幂次数字,非基元反应要通过实验求得幂次数(最后有例题就是他的求法)
如下:
注意:质量作用定律不适用于非基元反应。
3:反应级数:
*
也就是说对于基元反应,级数就是反应物化学计量数之和,因位根据质量作用定律的出公式浓度的幂次方就是他的化学计量数的绝对值。
4:反应分子数:
指基元反应中参加反应的微粒的数目,反应分子数等于基元反应的级数。
5:反应速率常数
我们把k称为反应速率常数,不同的反应有不同的k值,与浓度无关,与温度有很大关系,温度一定,该化学反应的反应速率常数也是一定值,所以在同温同浓度下,可以通过比较k的大小比较化学反应的速率。
反应速率的单位和反应级数有关。
注意点:
也就是说有些多级反应(反应物有溶剂,固体,纯液体)浓度近似不变,因此忽略。
即:
例题:
求一个方程的反应速率常数
设出v的表达式,带入表格数据,注意控制某个变量。
得到x=2,y=1。再次带入即可求出k
三:影响化学反应速率的因素:
1:浓度:
浓度越大,活化分子越多,有效碰撞增多,化学反应速率加快。
2:温度
升高温度加快,碰撞频率增加 ,能量传递增多,活化分子数量增多,化学反应速率加快。
同时也提高了化学反应的平均动能,提高了活化分子的数目,有效碰撞增加,化学反应速率增加。
一般的:(范特霍夫经验公式)温度每提高10k,反应速率提升2~4倍,用于粗略计算。
速率常数可以用阿伦尼乌兹方程来计算。
对阿伦尼乌兹式两边取对数。
根据这个公式如果已知两个K那么就可以求出反应的活化能,之后便可以求任意温度下的反应速率常数。例题:
3;催化剂
少量存在就能改变反应速率,反应前后质量,组成,化学性质基本不变。
只能改变速氯,不改变平衡位置。
有正负之分,即加快催化剂和减慢催化剂。一般指正催化剂。
作用:
降低反应的活化能,提高反应速率。
催化剂与反应物的接触面积越大反速率越高。
生物体内的催化剂:是一种功能和特殊的蛋白质,在生物体体内称为酶催化
特点:高效,专一,需要温和的条件(37摄氏度,pH7.35~7.45)遇到高温高压重金属盐强酸强碱紫外线照射会失去活性。
催化剂的特点:
1:只对可能会发生的反应起作用。
2:只能起到改变反应速率的作用,不改变平衡状态,不改变平衡常数。
3:选择性,不用反应催化剂不同。