化学动力学中的近似方法有哪些?

作者&投稿:甘泽 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
化学动力学可以解决那些问题??~

化学动力学(chemical kinetics)是研究化学反映过程的速率和反应机理的物理化学分支学科,它的研究对象是物质性质随时间变化的非平衡的动态体系。时间是化学动力学的一个重要变量。


化学动力学的研究方法主要有两种。一种是唯象动力学研究方法,也称经典化学动力学研究方法,它是从化学动力学的原始实验数据——浓度与时间的关系出发,经过分析获得某些反应动力学参数——反应速率常数、活化能、指前因子等。用这些参数可以表征反应体系的速率化学动力学参数是探讨反应机理的有效数据。
20世纪前半叶,大量的研究工作都是对这些参数的测定、理论分析以及利用参数来研究反应机理。但是,反应机理的确认主要依赖于检出和分析反应中间物的能力。20世纪后期,自由基链式反应动力学研究的普遍开展,给化学动力学带来两个发展趋向:一是对元反应动力学的广泛研究;二是迫切要求建立检测活性中间物的方法,这个要求和电子学、激光技术的发展促进了快速反应动力学的发展。目前,对暂态活性中间物检测的时间分辨率已从50年代的毫秒级提高到皮秒级。
另一种是分子反应动力学研究方法。从微观的分子水平来看,一个化学反应是具有一定量子态的反应物分子问的互相碰撞,进行原子重排,产生一定量子态的产物分子以至互相分离的单次反应碰撞行为。用过渡态理论解释,它是在反应体系的超势能面上一个代表体系的质点越过反应势垒的一次行为。
原则上,如果能从量子化学理论计算出反应体系的正确的势能面,并应用力学定律计算具有代表性的点在其上的运动轨迹,就能计算反应速率和化学动力学的参数。但是,除了少数很简单的化学反应以外,量子化学的计算至今还不能得到反应体系的可靠的、完整的势能面。因此,现行的反应速率理论仍不得不借用经典统计力学的处理方法。这样的处理必须作出某种形式的平衡假设,因而使这些速率理论不适用于非常快的反应。尽管对于衡假设的适用性研究已经很多,但日前完全用非平衡态理论处理反应速率问题尚不成熟。
经典的化学动力学实验方法不能制备单一量子态的反应物,也不能检测由单次反应碰撞所产生的初生态产物。分子束(即分子散射),特别是交叉分子束方法对研究化学元反应动力学的应用,使在实验上研究单次反应碰撞成为可能。分子束实验已经获得了许多经典化学动力学无法取得的关于化学元反应的微观信息,分子反应动力学是现代化学动力学的一个前沿阵地。

量子化学是理论化学的一个分支学科,是将量子力学的原理和方法应用到化学问题研究中而产生的一门学科,经过化学家们的努力,量子化学理论和计算方法在近几十年来取得了很大的发展,在定性和定量地阐明许多分子、原子和电子尺度级问题上已经受到足够的重视。目前,量子化学已被广泛应用于化学的各个分支以及生物、医药、材料、环境、能源、军事等领域,取得了丰富的理论成果,并对实际工作起到了很好的指导作用。量子化学可分基础研究和应用研究两大类,基础研究主要是寻求量子化学中的自身规律,应用研究是利用量子化学方法处理化学问题,用量子化学的结果解释化学现象。80年代以来,随着计算机和大型工作站的出现以及有关量子化学计算软件的大量推出(例如GSMESS系列,HONDO系列,GAUSSIAN系列等程序包的推出),使量子化学计算方法成为化学计算理论研究的主流。量子化学计算方法可用于解释或预测原子,分子和晶体的各种性质,包括分子的能量和结构,化学反应路径,过渡态的能量和结构,分子轨道,原子电荷,成健和化学反应能量,极化率和超极化率,各向异性超精细耦合常数,静电势以及电子密度等。其应用范围也不断扩大,涉及到化学各分支学科,并取得了可喜的成果。下面主要讲述的是2008年来量子化学应用研究的进展。

化学动力学的研究方法有:
①唯象动力学研究方法,也称经典化学动力学研究方法,它是从化学动力学的原始实验数据──浓度c与时间t的关系──出发,经过分析获得某些反应动力学参数──反应速率常数k、活化能Ea、指前因子A。用这些参数可以表征反应体系的速率特征,常用的关系式有:式中r为反应速率;A、B、C、D为各物质的浓度;α、β、γ、δ称为相对于物质A、B、C、D的级数;R为气体常数;T为热力学温度。
化学动力学参数是探讨反应机理的有效数据,对暂态活性中间物检测的时间分辨率已从50年代的毫秒级变为皮秒级。
②分子反应动力学研究方法,从微观的分子水平来看,一个元化学反应是具有一定量子态的反应物分子间的互相碰撞,进行原子重排,产生一定量子态的产物分子以至互相分离的单次反应碰撞行为。用过渡态理论解释,它是在反应体系的超势能面上一个代表体系的质点越过反应势垒的一次行为。原则上,如果能从量子化学理论计算出反应体系的正确的势能面,并应用力学定律计算具有代表性的点在其上的运动轨迹,就能计算反应速率和化学动力学的参数。但是,除了少数很简单的化学反应以外,量子化学的计算至今还不能得到反应体系的可靠的完整的势能面


解决动力学问题有哪三类方法
动力学问题是高中物理中经常出现的问题,解决动力学问题的三种途径是:一、 能量的途径。(考查外力的做功情况,确定动能的变化,应用动能定理解题)二、 动量的途径。(考查外力对物体产生的动量情况,确定物体动量的是否变化用动量定理与动量守恒定律解题)三、 加速度的途径。(考查外力作用在物体上的瞬时效果...

不同压力下物质的熔点和沸点
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动力学与运动学的区别(物理问题)
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从牛顿三定律出发,用力的合成分解、平面几何方法,求证: 动力×...
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这个广义动力学分析方程里每个字母代表什么及字母外的括号和字母上两点...
x—系统的广义坐标列阵 M—系统的质量矩阵 K—系统的刚度矩阵 C—系统的阻尼矩阵 F—系统的广义力列阵 字母外的括号是表示:括号里的参数是矩阵或者列阵的形式。x上面1个点,表示对x求一次导数,位移求一次导,是速度。x上面2个点,表示对x求两次导,位移求两次导,是加速度。

什么叫理论化学?
近年来,理论化学的研究领域主要为量子化学、统计力学、化学热力学、非平衡热力学、分子反应动力学。在研究物质结构、预测化合物的反应活性、研究反应的微观本质过程等问题中,这几个方面都可能不同程度地涉及到。理论化学其他“五花八门的” 研究领域包括对处于各物态的大块物质化学的数学表征(例如,化学...

物理力学界著名的理论都有什么?
【力学】物理学的一个分支学科。它是研究物体的机械运动和平衡规律及其应用的。力学可分为静力学、运动学和动力学三部分。静力学是以讨论物体在外力作用下保持平衡状态的条件为主。运动学是撇开物体间的相互作用来研究物体机械运动的描述方法,而不涉及引起运动的原因。动力学是讨论质点系统所受的力和压力...

天然气水合物热动力学模型
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Boussinesq微分方程
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拉普拉斯变换和傅立叶变换的区别
Transformée de Fourier有多种中文译名,常见的有“傅里叶变换”、“傅立叶变换”、“付立叶变换”、“富里叶变换”、“富里哀变换”等等。为方便起见,本文统一写作“傅里叶变换”。 应用傅里叶变换在物理学、数论、组合数学、信号处理、概率论、统计学、密码学、声学、光学、海洋学、结构动力学等领域都有着...

色达县18826101467: 求解一道物理化学动力学方程的题目(见图片),答案错了吧 -
崔昨德济: 分析题意应该使用平衡假设,不过该题也提到PC为中间产物,应该也可以用稳态吧!稳态近似是几种近似方法中最准确的一种,在一定条件下几种近似的结果是相通的.

色达县18826101467: 化学动力学的研究内容? -
崔昨德济: 主要研究化学反应机理和速率

色达县18826101467: 化学动力学可以解决那些问题?? -
崔昨德济: 化学动力学(chemical kinetics)是研究化学反映过程的速率和反应机理的物理化学分支学科,它的研究对象是物质性质随时间变化的非平衡的动态体系.时间是化学动力学的一个重要变量.化学动力学的研究方法主要有两种.一种是唯象动力...

色达县18826101467: 什么是化学动力学方程 -
崔昨德济: 化学动力学方程,指的是化学动力学方面的方程,有反应速率及速率方程、阿累尼乌斯公式、反应速率方程式等. 化学动力学(chemical kinetics),也称反应动力学、化学反应动力学,是物理化学的一个分支,是研究化学过程进行的速率和反...

色达县18826101467: 热力学与动力学相似的方程是什么 -
崔昨德济: 化学热力学考虑的是反应的进行方向,以计算熵变焓变吉布斯自由能来说明反应是否能够进行,而不考虑反应的速率,反应实际上能进行到的限度;而化学动力学则是研究化学反映过程的速率和反应机理的,通过对于反应机理的推测考量,定性定量的研究速率,通过速率和实验来推测反应机理

色达县18826101467: 研究化学反应速率有什么重要意义 -
崔昨德济: 1、温度高,反应速率快2、反应物浓度大,反应速率快3、压强增大,气体参加的反应速率快4、一般来说,使用催化剂,反应速率快

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