化学动力学

反应分子数

参与一个基本反应且必须同时碰撞才能产生化学反应的反应物质的数量称为反应的分子数。

单分子反应的例子:' NH_4NO_2→N_2+2H_2O '

双分子反应的例子:' 2HI→H_2+I_2 '

三分子反应的例子:“2NO+O_2→2NO_2”

超过3个分子同时发生碰撞和反应的概率是很小的。所以分子数为3的反应非常罕见。这种反应进展缓慢。因此，化学计量方程中涉及三个以上分子的复杂反应必须在一个以上的步骤中发生。

让我们以以下反应为例:

“KC \ lO_3 + 6菲\ SO_4 + 3 h_2so_4”→氯化钾+ 3 fe_2 (SO_4) _3 + 3 h_2o '

这个反应似乎是十级反应。但实际上，这是一个二级反应因为反应分为几个步骤。这种反应的总速率由反应中最慢的一步控制。这样的步骤称为速率确定步骤．

反应的顺序既适用于基本反应，也适用于复杂反应。但分子性只适用于基本反应。分子性对复杂反应没有意义。

积分速率方程

零级反应:

让我们考虑以下反应:

' R→P '

速度' = - (d [R]) / (dt) = k [R] ^ 0 '

或者,' = - (d [R]) / (dt) = k \民”

或者' d[R}=-k dt '

两边积分

“[R] = kt +我 ` ...........(1）

这里，I是积分常数

在' t=0 '时，反应物' R=[R]_0 '

代入式(1)

“[R] _0 = - k \ xx0 +我

或者,“[R] _0 =我”

代入式(1)

“[R] = kt + _0 [R] `........( 2)

进一步简化方程，我们得到速率常数k如下:

“k = ([R] _0 - [R]) / t ` .............（3）

一阶反应

让我们考虑以下反应:

' R→P '

速度' = - (d [R]) / (dt) = k [R]”

或者，' =-(d[R])/([R]=kdt ' ..........(1)

对这个方程积分，得到

在[R] = kt +我 ` ............( 2)

当t = 0, R = [R]₀

因此，式(2)可以写成:

“在[R] _0 = - k \ xx0 +我

或者,”[R] _0 =我'

将I的值代入式(2)可得:

“在[R] = [R] _0 kt + ` .............( 3)

重新排列这个方程，我们得到如下:

”([R]) / ([R] _0) = kt '

或者,“k = 1 /锡([R] _0) / ([R]) '

在时间t₁，式(2)可写成:

“在[R] _1 = kt_1-In [R] _0 ` ........( 4)

在时间t₁，得到:

“在[R] _2 = kt_2-In [R] _0 ` .............( 5)

由式(4)减去式(5)得

在[R] _1-In [R] _2 = -kt_1 - (-kt_2) '

或者,在([R] _1) / ((R) _2) = k (t_2-t_1) '

式(3)也可以写成:

两边取反对数

“[R] = [R] _0e ^ (kt) '

反应的半衰期

反应物浓度降低到其初始浓度的二分之一的时间称为反应半衰期。

我们知道，对于零级反应:

“k = ([R] _0 - [R]) / (t) '

当' t=1/2 '时，速率常数如下:

“k = ([R] _o-1/2 [R] _0) / (t_(1/2)识别)

或者,“t_(1/2) =识别([R] _0) / (2 k) '

对于一阶反应，

“k = (2.303) / t \损失\ g ([R] _0) / ([R]) '

在' t_(1/2) '处，上式变成

“[R] = [R] _0 / ([R]) '

或者,“k = (2.303) / (t_(1/2))识别\损失\ g \ [R] _0 / ((R) / 2)”

或者,“t_(1/2) =(2.303) /识别(k) \损失\ g2的

或者,“t_(1/2) =(2.303)识别/ k \ xx0.301 '

或者,“t_(1/2) =(0.693)识别/ k”

对于零级反应' t_(1/2)∝[R]_0 '

对于一阶反应t_1／2独立于[R]₀

伪一阶反应:当一种反应物大量过量时，其浓度在整个反应过程中或多或少保持不变。在这种情况下，反应表现为一级反应。这样的反应称为伪一阶反应。下面的反应是一个伪一阶反应的例子。

“CH_3CO \ OC_2H_5 + H_2O→CH_3CO \哦+ C_2h_5OH '

在这个反应中，水以过量的量存在。所以，水的浓度在整个反应过程中变化不大。因此，方程的速率可得如下:

率= k的[CH_3CO \ OC_2H_5] (H_2O)”

因为我们在求H的浓度₂O为常数

所以,“k次方”(H_2)”

因此，速率方程可以写成:

速度' = k (CH_3CO \ OC_2H_5) '