其速率方程应为: v=kcaacBb cce (4-2-4) 式中c4、ccc分别为反应系统中反应物的浓度。a、b、c是基 元反应中反应物的分子数,也是相应物质浓度的幂指数,称为 这些反应组分的分级数,反应的总级数n为各分级数的代数和 n=a+b+c (4-2-5) 总级数可简称级数,其大小表示反应物浓度对反应速率的 影响程度。级数越大,则反应速率受反应物浓度的影响越大。 基元反应是具有整数级数的反应,但应指出的是具有整数级数 的反应并不一定就是基元反应。 式(4-2-4)中的k是一个与浓度无关的比例系数,称为速率 常数
其速率方程应为: υ= k cAa cBb cCc (4-2-4) 式中cA、cB、cC分别为反应系统中反应物的浓度。a、b、c 是基 元反应中反应物的分子数,也是相应物质浓度的幂指数,称为 这些反应组分的分级数,反应的总级数 n 为各分级数的代数和 n = a + b + c (4-2-5) 总级数可简称级数,其大小表示反应物浓度对反应速率的 影响程度。级数越大,则反应速率受反应物浓度的影响越大。 基元反应是具有整数级数的反应,但应指出的是具有整数级数 的反应并不一定就是基元反应。 式(4-2-4)中的k 是一个与浓度无关的比例系数,称为速率 常数
根据质量作用定律就可以直接写出基元反应的速率方程,例如 反应2十H2—→2Ⅲ 0= dt dc ,= 2 d -=ki. dc亚 式中:k,km,kⅢ为用参加反应的不同物质的浓度变化表示的 基元反应的速率常数。其中k/2=k2/1=km/2
根据质量作用定律就可以直接写出基元反应的速率方程,例如 反应 2I• + H2 —— → 2HI 式中:k I, k H2 ,k HI 为用参加反应的不同物质的浓度变化表示的 基元反应的速率常数。其中 k I / 2= k H2 / 1 = k HI / 2 H 2 2 HI I HI HI k c c dt dc υ = = H 2 2 I I I I k c c dt dc υ = − = 2 2 2 2 H 2 H I H H k c c dt dc υ = − =
式(42-4)给出了基元反应的速率方程式的一种形式,它 常被称为是速率方程的微分形式,它明显地表示出了浓度对反 应速率的影响。但在实际运用时,常常需要了解在反应过程中 反应物或产物的浓度随时间的变化情况,或者了解反应物达到 一定的转化率所需的反应时间。这就需要将微分形式积分,得 到反应物的浓度与时间的函数关系式c=f()。这样的关系式 称为速率方程的积分形式,速率方程的微分形式和积分形式从 不同的侧面反映出化学反应的动力学特征
式(4-2-4)给出了基元反应的速率方程式的一种形式,它 常被称为是速率方程的微分形式,它明显地表示出了浓度对反 应速率的影响。但在实际运用时,常常需要了解在反应过程中 反应物或产物的浓度随时间的变化情况,或者了解反应物达到 一定的转化率所需的反应时间。这就需要将微分形式积分,得 到反应物的浓度与时间的函数关系式 c =f(t)。这样的关系式 称为速率方程的积分形式,速率方程的微分形式和积分形式从 不同的侧面反映出化学反应的动力学特征
2、单分子反应 基元反应中反应物分子数是1的反应称为单分子反应,如前 面机理讨论中的12→2I,Br2→2Br等均为单分子反应。对于单 分子反应。 A→产物 其速率方程的微分形式如下 UA = dc kCA (4-2-6) dt 所以k的单位是时间]-,这是单分子反应的第一个特征。 设反应开始时(1=0)反应物A的浓度为cA0(又称初浓度) 在t时刻反应物A的浓度为c,上式分离变量,积分
2、单分子反应 基元反应中反应物分子数是1的反应称为单分子反应,如前 面机理讨论中的I2→2I,Br2→2Br 等均为单分子反应。对于单 分子反应。 A → 产物 其速率方程的微分形式如下 A A A kc dt dc υ = − = 所以 k 的单位是 [时间] -1,这是单分子反应的第一个特征。 设反应开始时( t = 0)反应物 A 的浓度为cA,0(又称初浓度), 在 t 时刻反应物A的浓度为cA,上式分离变量,积分 ( 4-2-6 )
0=t (4-2-7) CA In{cA}=-kt+Inca.o (4-2-8) 所以用ln{c}对t作图,可得一直线,如图42所示,即反 应物浓度的对数与反应时间成比例,由直线的斜率可求出速 率常数k,即k=-m。这是单分子反应的第二个特征。 设反应物A在t时刻的转化率为x,则x的定义为 CA.O-CA XA= (4-2-9) CA.O
k t c c c t c o d d 0 A A A A, ∫ ∫ − = kt c c = A A,0 ln A A,0 ln{c } = −kt + ln c 所以用ln{cA}对t 作图,可得一直线,如图4—2所示, ln{ cA } t A,0 A,0 A A c c c x − = ( 4-2-7 ) ( 4-2-8 ) ( 4-2-9) 设反应物A 在 t 时刻的转化率为 xA,则xA 的定义为 ,即反 应物浓度的对数与反应时间成比例,由直线的斜率m可求出速 率常数k,即k = -m。这是单分子反应的第二个特 征