第十一章 分子扩散
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第十一章化学动力学基础(二)通过本章学习理解碰撞、过渡态和单分子反应理论,了解一些特殊反应的动力学规律。
(一)基本要求和基本内容:基本要求1.了解化学反应动力学的碰撞、过渡态和单分子反应理论的基本内容,弄清几个能量的不同物理意义及相互关系。
2.了解溶液中反应的特点和溶剂对反应的影响。
3.了解快速反应所常用的测定方法及弛豫时间4.了解光化学反应和催化反应的特点。
重点和难点:过渡态理论中E c、E b、E0、ϑmrH#∆、ϑmrS#∆与Ea之间的关系:基本内容一、碰撞理论1.双分子的互碰频率2.硬球碰撞模型3.微观反应和宏观反应之间的关系4.反应阈能与实际活化能的关系5.概率因子二、过渡态理论1.势能面2.由过渡态理论计算反应速率3.E c、E b、E0、θmrH∆、θmrS∆与Ea和指前因子A之间的关系三、单分子反应理论四、在溶液中进行的反应1.溶剂对反应速率的影响2.原盐效应3.扩散控制反应五、快速反应的测试1.弛豫法2.闪光光解六、光化学反应1.光化学基本定律2.量子产率3.分子的能态4.光化反应动力学5.光化平衡和温度对光化学反应的影响6.感光反应、化学发光七、催化反应动力学1.催化剂与催化作用2.均相酸碱催化3.络合催化(配位催化)4.酶催化反应(二) 基本理论及公式1. 碰撞理论 ⑴ 要点① 反应物分子必须经过碰撞过程才有可能变成产物 ② 只有能量较大的活化分子的碰撞才能发生化学反映⑵ 计算公式① 不同种物质分子间的碰撞次数 [][]B A RTLdB dA Z ABπμπ222⎪⎭⎫ ⎝⎛+=② 同种物质分子间的碰撞次数 []2222A RTLd Z AA AA πμπ=③ 有效碰撞分数)e x p (RTE q C -= E C 为临界能,是基元反应所必需的能量。
④ 不同种分子间碰撞反应的速率常数⎪⎭⎫⎝⎛-=RT E M RTLd k C AB exp 82ππ ⑤ 同种分子间碰撞反应的速率常数⎪⎭⎫⎝⎛-=RT E M RTLd k C AA exp 22ππ ⑶ 解决的问题① 揭示了反应究竟是如何进行的一个简明﹑清晰的物理现象 ② 解释了简单反应速率公式及阿累尼乌斯公式成立的依据③ 解决了反应速率常数的求算问题 ④ 说明了Ea 与T 间的关系RT E E C a 21+=2. 过渡状态理论 ⑴ 要点反应物先形成不稳定的活化络合物,活化络合物与反应物之间迅速达成化学平衡,另一方面活化络合物转化为产物[]C B A C B A C B A +-→⋅⋅⋅⋅⋅⋅⇔-+≠⑵ 计算公式① 用统计热力学方法计算速率常数⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅⋅=∏≠RT E f f hT k k BBB 0'exp② 用热力学方法计算速率常数 (ⅰ) ()()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-⋅⋅=≠-ΘRT G Ch T k k l nB exp 1 或,≠⋅=C B K h Tk k 或,()⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆-⋅⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆-⋅⋅=Θ≠-ΘRT H R S ChT k k m r mr nB exp exp 1 (ⅱ) ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆-⋅⎪⎭⎫⎝⎛⋅=≠-RTG RT P h T k k PnB exp 1 或 ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆-⋅⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆-⋅⎪⎭⎫⎝⎛⋅=Θ≠-RT H RS RT P h T k k P r Pr nB exp exp 1 ③ 几个能量及其关系 (ⅰ) RT E EC a 21+=Ea 活化能,Ec 分子发生有效反应所必须超过的临界能 (ⅱ)mRT E E a +=0E 0 活化络合物的零点能与反应物零点能之差式中m 包括了普适常数项中及配分函数项中所有与T 有关的因子,对一定的反应体系,m 有定值。
第十一章化学动力学基础(二)本章内容:介绍碰撞理论,过渡状态理论和单分子反应理论。
了解分子反应动力学的常用实验方法,快速反应所常用的测试方法,说明溶液中反应的特点和溶剂对反应的影响;了解光化学反应的特点及量子产率的计算;介绍催化反应的特点和常见的催化反应的类型。
第一节碰撞理论(simple collision theory)一、碰撞理论基本论点分子碰撞理论是在接受了阿仑尼乌斯活化态、活化能概念的基础上,利用分子运动论于1918 年由路易斯建立起来的。
其基本论点是:1.反应物分子要发生反应必须碰撞,反应物分子间的接触碰撞是发生反应的前提;2.不是任何反应物分子间的碰撞均能发生反应,只有那些能量较高的活化分子、并满足一定的空间配布几何条件的碰撞反应才能发生;3.活化分子的能量较普通能量高,它们碰撞时,松动并部分破坏了反应物分子中的旧键,并可能形成新键,从而发生反应,这样的碰撞称为有效碰撞或非弹性碰撞,活化分子愈多,发生化学反应的可能性就愈大;4.若从Z A,B表示单位时间、单位体积内A,B分子碰撞总数,以q代表有效碰撞在总碰撞数Z A,B中所占的百分数,则反应速率可表示为二、双分子的互碰频率设A、B两种分子都是完全弹性的、无压缩性的刚球,二者半径各为1/2d A, 1/2d B, 单位体积中A的分子数为nN A/V, A分子运动的平均速率为〈U A〉。
假定B分子是静止的,那么一个A 分子与静止B 分子的碰撞次数为,A、B 分子的碰撞直径为d AB = 1/2(d A +d B),碰撞截面为πd2AB,,在时间t内,A分子走过的路程为〈U A〉t,碰撞截面所掠过的体积为〈U A〉tπd2AB, 凡是质心落在这个体积内的静态B分子都可能与A碰撞。
所以移动着的A分子在单位时间内与静止B分子相碰的次数(即碰撞频率)为,由于B分子也在运动,因此要用相对速率u r来代替平均速率(u),A与B的相对速率有几种情况考虑平均情况,则那么,一个运动着的A 分子与运动着的B 分子互相碰撞频率为那么,单位时间、单位体积内所有运动着的A、B 分子碰撞的总次数为对于浓度为[A]的同种分子,则三、硬球碰撞摸型设A.和B为两个没有结构的硬球分子,质量分别为m A和m B,折合质量为μ,运动速度分别为u A、u B,总能量E为'四、微观反应与宏观反应之间的关系反应截面是微观反应动力学基本参数,而速率常数k和实验活化能E a 等是宏观反应动力学参数。
西安交通⼤学化⼯原理课件_第⼗⼀章_质量传递基础1西安交⼤化⼯原理电⼦课件返回第七章质量传递基础7.5 传质设备简介2西安交⼤化⼯原理电⼦课件返回7.1.1化⼯⽣产中的传质过程质量传递(简称传质)是指物质从⼀处向另⼀处转移,包括相内传质和相际传质两类,前者发⽣在同⼀个相内,后者则涉及不同的两相。
传质是⼀个速率过程,严格地讲这个过程的推动⼒是化学位差,其中包括浓度差,温度差,压⼒差等等。
但最常见的传质过程都是因浓度差⽽引起的。
3西安交⼤化⼯原理电⼦课件返回化学⼯业中,涉及相际传质的单元操作较多,常见的有:1.⽓(汽)-液系统吸收:混合⽓体中可溶组分由⽓相传递到液相溶剂中的过程。
解吸:为吸收的逆过程。
蒸馏:不同物质在⽓液两相间的相互转移。
⽓体增(减)湿:湿分由液相(⽓相)向⽓相(液相)转移。
2.液-液系统萃取:溶质由⼀液相转⼊另⼀液相。
这是在液体混合物中加⼊另⼀不相溶的液相物质,使原混合物组分在两液相中重新分配的过程。
4西安交⼤化⼯原理电⼦课件返回3.液-固系统结晶:溶质由液相趋附于溶质晶体的表⾯,转为固相,使晶体长⼤。
固液萃取(简称浸沥或浸取):溶质由固相转⼊液相。
由于固体混合物⼀般是多相系,故浸沥常属多相系的分离。
4.⽓-固系统⼲燥:加⼊热量使液体⽓化,从固体的表⾯或内部转⼊⽓相。
吸附:物质由⽓相趋附于固体表⾯(主要是多孔性固体的内表⾯),吸附平衡是过程进⾏的极限。
5西安交⼤化⼯原理电⼦课件返回7.1.2相组成的表⽰法1.质量分率和摩尔分率均相混合物中某组分A的质量占混合物总重量m的分率称为组分A的质量分率:2.质量⽐和摩尔⽐以B为参照组分,则质量⽐摩尔⽐6西安交⼤化⼯原理电⼦课件返回3.质量浓度和物质的量浓度浓度:是单位体积中的物质量,物质量可⽤质量或物质的量(单位为mol 或kmol )来表⽰,相应的就有质量浓度和物质的量浓度。
记V 为均相混合物的体积,单位为,则组分A 的质量浓度混合物的总的物质的量浓度(即混合物的密度)7西安交⼤化⼯原理电⼦课件返回7.2.1费可定律实验表明,在⼆元混合物(A+B )中,组分的扩散通量与其浓度梯度成正⽐,这个关系称为费克(Fick )定律。
分子热运动教学反思分子热运动教学反思分子热运动教学反思篇1学情分析学生在第十一章“多彩的物质世界”中,已经对物质的组成及分子运动情况有了大致的了解,在化学课中已经知道了扩散现象,对生活中一些常见的扩散现象也有了较深的印象,但对于分子的运动快慢与什么因素有关的问题并不十分清楚。
方法运用在进行“分子运动剧烈程度与温度的关系”的探究中运用类比、推理、论证的方法。
具体做法1.在研究分子运动规律的过程中,通过一系列的推论、实验、现象,引导学生自己的出结论。
2.用到的研究方法:类比法、控制变量法、转换法发挥学生的主动性,根据自己的理解进行小结,培养总结概括能力。
引导学生讨论自行进行探究的过程和方法的小结。
不足之处在于,在提出分子热运动这一观点时应该是让学生多举例子,引导学生自己得出结论,这样学生记忆起来会更深刻,理解的也会更好。
分子热运动教学反思篇21、把学习目标不出示,目的在于学习目标一出示,就把一些问题的答案在没有学习时就告知了学生。
而是在学习小结时以填空的形式出现。
我认为应该是可取的。
但在另一些学科上就不以这样做。
我认为这样是可取的.2、知识学习上分两块,扩散现象和分子间相互作用。
自学完书的内容后就完成学案上的填空。
3、改变了实验探究的做法,而是先接受知识,后用实验来验证。
感觉不是太好.4、教学流程感觉还是完整的,一节课的内容也完成得还好。
存在的问题:1、分组合作学习不到位,与平时要求分小组学习养成习惯不到位有关。
2、缺少点评环节。
与教师平时不常使用这种教学方法有关。
3、教学流程稍显不自然。
与教师准备不充分有关。
4、一个验证实验没有准备好。
这是硬伤。
5、使用导学案和电子白板时,要把电子课件依据导学案做简单一些,在电子白板上展示。
分子热运动教学反思篇3本节课的教学内容是人教版《物理》九年级第十六章的第一节课,教材首先介绍了分子的大小,然后从观察实验,分析宏观扩散现象出发,通过推理去探索微观世界。
依次介绍了分子热运动和分子间的.相互作用力。