物理化学课件：§11.4温度对反应速率的影响活化能.ppt

1、2022-1-241 11.4 温度对反应速率的影响，活化能温度对反应速率的影响，活化能即反应温度每升高即反应温度每升高 10 K，反应速率常数增加，反应速率常数增加 1 到到 3 倍。倍。1阿伦尼乌斯方程阿伦尼乌斯方程a a2 2d dd dlnkEkET TR TR T= =单位：单位：1 1J m olJ m ol- -阿伦尼乌斯活化能阿伦尼乌斯活化能定义式：定义式：defdef2 2a ad dd dlnk kER TER TT T=r反应速率的温度系数反应速率的温度系数.表示表示 k-T关系的近似经验式有关系的近似经验式有 范特霍夫范特霍夫(Vant Hoff)规则规则:42)(K)

2、10( TkTkr2022-1-242或不定积分或不定积分a alnlnE Ek kA AR R T T= = - -+ +a ae eE ER R T Tk kA A- -= =指前因子指前因子 阿伦尼乌斯方程适用于基元反应和非基元反应，甚至某些非均相反应；也阿伦尼乌斯方程适用于基元反应和非基元反应，甚至某些非均相反应；也可以用于描述一般的速率过程如扩散过程等。可以用于描述一般的速率过程如扩散过程等。若视若视Ea与温度无关与温度无关, 对上式作定积分对上式作定积分, 得得2022-1-243严格地，严格地，A 与温度有关。更准确的方程：与温度有关。更准确的方程：B Be eE E R R T

3、 Tk kA A T T- -= =温度对反应速率影响的特例温度对反应速率影响的特例爆炸反应爆炸反应酶催化反应酶催化反应碳的氧化碳的氧化例例20例例21例例22例例23例例242022-1-244活化能物理意义的定性解释活化能物理意义的定性解释活化能的大小对反应速率的影响很大活化能的大小对反应速率的影响很大. 根据阿仑尼乌斯方根据阿仑尼乌斯方程计算可知程计算可知, 在在300K时时, A相等而活化能相差相等而活化能相差5kJ的两个反应中的两个反应中, 活化能小者速率常数约为活化能大者速率常数的活化能小者速率常数约为活化能大者速率常数的7倍多倍多; 若活若活化能小化能小10kJ, 则速率约提高则

4、速率约提高50倍倍.自然界中的许多过程自然界中的许多过程, 需要先供给它一定能量才能进行需要先供给它一定能量才能进行.同理同理, 化学反应的发生化学反应的发生, 也需要足够高的能量才能引起旧也需要足够高的能量才能引起旧键的断裂和新键的形成键的断裂和新键的形成.IHHIIIH2 两个两个HI 分子的碰撞过程分子的碰撞过程2.活化能活化能: 2022-1-245具有足够能量的分子称为具有足够能量的分子称为活化分子活化分子.阿仑尼乌斯认为阿仑尼乌斯认为, 普通普通分子必须吸收足够的能量先变成活化分子才能发生化学反应分子必须吸收足够的能量先变成活化分子才能发生化学反应, 每摩尔普通分子变成活化分子至少

5、需吸收的能量叫做每摩尔普通分子变成活化分子至少需吸收的能量叫做 活化能活化能. Activated complexReactantsProductsReaction coordinatePotential energyEa, 1 =132kJ mol1 Ea, 2 =358kJ mol1 Q =226kJ mol1 ONOCONO+CO2NO2+CO正正, 逆反应的活化能与反应热逆反应的活化能与反应热活化能峰越高活化能峰越高, 表明形表明形成新键需克服的斥力越大成新键需克服的斥力越大, 或破坏旧键需克服的引力越或破坏旧键需克服的引力越大大, 即反应的阻力越大即反应的阻力越大, 反应反应速率就越

6、慢速率就越慢.分子的活化方式包括分子的活化方式包括热热活化活化, 光活化光活化和和电活化电活化等等.正逆反应活化能与恒容反应热正逆反应活化能与恒容反应热的关系的关系: Ea, 1 Ea,2 = QV = U2022-1-2463. 活化能与反应热的关系活化能与反应热的关系对一个正、逆反应都能进行的反应对一个正、逆反应都能进行的反应, 如如A + B C + Dk1k1, ,DC1BA1cckcck 平衡时平衡时按化学平衡的等容方程按化学平衡的等容方程2dlndRTUTKc 21,1 ,11d)/ln(d RTEETkkaa 得得 即：即：Ea,1Ea,-1 = U （恒容摩尔反应热）（恒容摩尔反应热）例例30 dlnd 21 ,1RTETka 21,1dlndRTETka 根据阿仑尼乌斯方程：根据阿仑尼乌斯方程：Homework 25，26