物理化学课件：§11.16 （不讲） 分子动态学.ppt

1、2022-1-24111.15 多相催化反应多相催化反应主要讨论气主要讨论气固相催化反应固相催化反应1. 催化剂表面上的吸附催化剂表面上的吸附 (1) 分子在金属表面上的吸附状态分子在金属表面上的吸附状态 固体催化剂催化气相反应是在固体表面上进行的。首先固体催化剂催化气相反应是在固体表面上进行的。首先是固体表面上的活性中心对反应物分子发生化学吸附，然是固体表面上的活性中心对反应物分子发生化学吸附，然后吸附态的分子之间或吸附态的分子与气相分子间发生反后吸附态的分子之间或吸附态的分子与气相分子间发生反应。应。2022-1-242基元反应是最简单的基元反应是最简单的, 但其速率常数但其速率常数 k

2、仍是一个十分复仍是一个十分复杂的物理量杂的物理量. k 的影响因素的影响因素主要有主要有: 碰撞数和碰撞能量或相撞碰撞数和碰撞能量或相撞分子对的相对速度分子对的相对速度, 碰撞角度碰撞角度, 反应分子所处的内部量子状态反应分子所处的内部量子状态(如分子内的电子能级如分子内的电子能级, 振动能级等振动能级等), 以及产物分子运动速度以及产物分子运动速度和内部量子状态等和内部量子状态等. 这些因素所描述的都是这些因素所描述的都是分子状态分子状态. 所以所以 k 应是所有这些不同分子状态的反应的统计平均值应是所有这些不同分子状态的反应的统计平均值. 态态 - 态反应态反应: 对于参加反应的每种分子都

3、详尽到分子状态对于参加反应的每种分子都详尽到分子状态的反应的反应. 动画演示 反应分子力学反应分子力学(或反应分子动态学或反应分子动态学): 完全从分子水平上研完全从分子水平上研究态究态 - 态反应的学科态反应的学科. 交叉分子束技术交叉分子束技术: 能产生一定速度的分子束能产生一定速度的分子束, 并使它与另并使它与另一指定速度和角度的分子束互相碰撞一指定速度和角度的分子束互相碰撞, 发生反应发生反应, 并且能并且能及时测出产物分子的速度和角度及时测出产物分子的速度和角度. 碰撞轨线动画演示11.16 分子动态学分子动态学2022-1-243 分子反应力学的研究在微观层次分子反应力学的研究在微

4、观层次 (分子水平分子水平)上提供许多上提供许多新新的动力学信息的动力学信息: 相互碰撞的反应物分子在进攻方位上对反应的成功率影响如相互碰撞的反应物分子在进攻方位上对反应的成功率影响如何何? 相互碰撞的反应物分子在能量形式上相互碰撞的反应物分子在能量形式上(平动、转动、振动能平动、转动、振动能)对反应的成功率何者最为有利对反应的成功率何者最为有利? 相互碰撞的反应物分子生成的中间络合物寿命如何相互碰撞的反应物分子生成的中间络合物寿命如何? 反应物分子相互碰撞后形成的产物分子在各散射方向上的角反应物分子相互碰撞后形成的产物分子在各散射方向上的角分布有何规律性分布有何规律性 ? 有人认为化学动力学

5、经历了总包反应有人认为化学动力学经历了总包反应(非基元反应非基元反应)到基到基元反应的阶段元反应的阶段, 现在又进入了态现在又进入了态-态反应阶段态反应阶段.2022-1-244本章完本章完动画演示2022-1-245本章总结本章总结 对基元反应，反应速率由质量作用定律描述。而对于对基元反应，反应速率由质量作用定律描述。而对于一般非依时计量学反应，速率方程通常可表示为浓度幂次一般非依时计量学反应，速率方程通常可表示为浓度幂次方的乘积，但方次一般不等于浓度相应组分的计量系数；方的乘积，但方次一般不等于浓度相应组分的计量系数； 1. 研究了零级、一级、二级和研究了零级、一级、二级和 n 级反应速率

6、方程的级反应速率方程的积分形式，给出了各级反应的特征积分形式，给出了各级反应的特征(直线关系，半衰期等直线关系，半衰期等)； 2. 讨论了确定速率方程的方法：尝试法、半衰期法、讨论了确定速率方程的方法：尝试法、半衰期法、初始浓度法及隔离变量法等。初始浓度法及隔离变量法等。 3. 讨论了速率常数对温度的依赖关系讨论了速率常数对温度的依赖关系阿伦尼乌斯方阿伦尼乌斯方程；介绍了活化能的概念。程；介绍了活化能的概念。 4. 对典型的复合反应对典型的复合反应 (所涉及反应均为一级所涉及反应均为一级)对行反对行反应、平行反应及连串反应的速率方程及其解进行了研究。应、平行反应及连串反应的速率方程及其解进行了研究。2022-1-246 5. 介绍了选取控制步骤法、平衡态近似法及稳态近似介绍了选取控制步骤法、平衡态近似法及稳态近似法等，并将之应用于给定反应机理速率方程的推导。法等，并将之应用于给定反应机理速率方程的推导。 6. 介绍了链反应介绍了链反应(单链反应，支链反应单链反应，支链反应)的特征及速率的特征及速率方程的推导。方程的推导。 7. 简单介绍了气体反应的碰撞理论和过渡态理论简单介绍了气体反应的碰撞理论和过渡态理论。 8. 对溶液中的反应、多相反应、光化学、催化作用等对溶液中的反应、多相反应、光化学、催化作用等给予了简单介绍。给予了简单介绍。