1、,第三章 化學(xué)動(dòng)力學(xué),第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率 第二節(jié)具有簡(jiǎn)單級(jí)數(shù)的反應(yīng) 第三節(jié)溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響 第四節(jié)典型的復(fù)雜反應(yīng) 第五節(jié)光化反應(yīng) 第六節(jié)溶液中進(jìn)行的反應(yīng) 第七節(jié)催化反應(yīng) 第八節(jié)化學(xué)動(dòng)力學(xué)在藥學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用 實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目三 維生素C注射液穩(wěn)定性試驗(yàn),學(xué)習(xí)目的 通過(guò)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率和濃度、溫度、光線、溶劑與催化劑等因素對(duì)反應(yīng)速率影響的學(xué)習(xí)，將化學(xué)動(dòng)力學(xué)的基本理論和技能應(yīng)用于藥學(xué)的實(shí)踐中，為藥物制劑、化學(xué)制藥、生物工程等專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。 知識(shí)要求 掌握瞬時(shí)反應(yīng)速率、反應(yīng)級(jí)數(shù)、速率常數(shù)的概念，零級(jí)反應(yīng)和一級(jí)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)特征，溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響，酶催化反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)。 熟悉光化反應(yīng)的特點(diǎn)，溶液中

2、反應(yīng)速率的影響因素； 了解典型復(fù)雜反應(yīng)、二級(jí)反應(yīng)、催化反應(yīng)的特征，化學(xué)動(dòng)力學(xué)在藥物學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用。 能力要求 學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單級(jí)數(shù)反應(yīng)以及阿侖尼烏斯公式的動(dòng)力學(xué)計(jì)算，能夠由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定簡(jiǎn)單反應(yīng)的級(jí)數(shù)；學(xué)會(huì)化學(xué)動(dòng)力學(xué)方程的數(shù)據(jù)處理，能用化學(xué)動(dòng)力學(xué)的基本理論和技能進(jìn)行藥物的穩(wěn)定性試驗(yàn)。,第三章 化學(xué)動(dòng)力學(xué),化學(xué)動(dòng)力學(xué)是研究化學(xué)反應(yīng)的速率和機(jī)制的科學(xué)，與化學(xué)熱力學(xué)既有聯(lián)系又有區(qū)別。一個(gè)化學(xué)反應(yīng)必須通過(guò)熱力學(xué)判定，在給定條件、可以發(fā)生反應(yīng)的前提下再來(lái)進(jìn)行化學(xué)動(dòng)力學(xué)的研究?；瘜W(xué)動(dòng)力學(xué)是從動(dòng)態(tài)的角度（絕對(duì)運(yùn)動(dòng)）去研究化學(xué)反應(yīng)的全過(guò)程，主要解決反應(yīng)的現(xiàn)實(shí)性問(wèn)題。 化學(xué)動(dòng)力學(xué)的兩大基本任務(wù)： 研究各種化學(xué)反應(yīng)的速率和

3、各種因素（濃度、壓力、溫度、催化劑、輻射、介質(zhì)等）對(duì)反應(yīng)速率的影響，可提出合適的反應(yīng)條件，使反應(yīng)按人們所希望的速率進(jìn)行； 研究各種反應(yīng)的機(jī)制（也稱反應(yīng)歷程），從反應(yīng)物到產(chǎn)物所經(jīng)歷的途徑，揭示反應(yīng)物的結(jié)構(gòu)與反應(yīng)能力的關(guān)系，了解物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)變化的內(nèi)在依據(jù)，使人們能更自覺(jué)地去控制和調(diào)節(jié)化學(xué)反應(yīng)的速率。,第三章 化學(xué)動(dòng)力學(xué),第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率,（一）化學(xué)反應(yīng)速率的表示,第三章 化學(xué)動(dòng)力學(xué),通常以單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來(lái)表示反應(yīng)速率。時(shí)間單位可用秒（s）、分（min）、小時(shí)（h）、天（d）、年（y）等表示。 在等容反應(yīng)體系中，由于反應(yīng)從開(kāi)始到平衡前，反應(yīng)物逐漸減少，產(chǎn)物逐漸增加，

4、反應(yīng)速率一般規(guī)定為正值。,一、反應(yīng)速率的表示及其測(cè)定,反應(yīng)物、產(chǎn)物的濃度c隨時(shí)間t的關(guān)系,對(duì)一般反應(yīng)而言，aA+bB gG+hH 若參與反應(yīng)物質(zhì)A的濃度為cA（也可以用A表示） 平均速率 A= = 負(fù)號(hào)“”表示反應(yīng)物質(zhì)A濃度減少 瞬時(shí)速率 用 中任何一種均可表示反應(yīng)速率。在等容條件下，濃度之比就等于物質(zhì)的量之比： (dnA) (dnB) dnG dnH = a b g h， 即(dcA):(dcB):dcG :dcH=(dnA)(dnB)dnGdnH = abg h ,一、反應(yīng)速率的表示及其測(cè)定,第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率,目前，國(guó)內(nèi)外仍習(xí)慣采用物質(zhì)濃度隨時(shí)間的變化率來(lái)表示反應(yīng)速率。除特別注明外，用

5、濃度變化表示反應(yīng)速率，一定要與相應(yīng)反應(yīng)中的物質(zhì)一同使用，要注意反應(yīng)速率及其符號(hào)的表示方式。 國(guó)際理論與應(yīng)用化學(xué)協(xié)會(huì)規(guī)定用反應(yīng)進(jìn)度（）對(duì)時(shí)間的變化率來(lái)表示反應(yīng)速率（，即 ）。因?yàn)槿我鈺r(shí)刻參加反應(yīng)的各種物質(zhì)所起反應(yīng)的摩爾數(shù)，與它們各自的計(jì)量系數(shù)之比是一個(gè)常數(shù)，這一常數(shù)只隨反應(yīng)時(shí)間而變化與物質(zhì)種類無(wú)關(guān)。 對(duì)于氣相反應(yīng)，壓力比濃度容易測(cè)定?？捎脜⒓臃磻?yīng)中物種的分壓來(lái)代替濃度，即壓力隨時(shí)間的變化率來(lái)表示反應(yīng)速率，這時(shí)反應(yīng)速率的常用單位為Pas-1。,一、反應(yīng)速率的表示及其測(cè)定,第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率,實(shí)例解析 實(shí)例3-1：對(duì)合成氨反應(yīng)N2 + 3H2 2NH3，若起始時(shí)N2、H2和NH3的摩爾數(shù)分別為3、

6、9、0，反應(yīng)時(shí)間為t時(shí)，N2、H2和NH3的摩爾數(shù)分別為2、6、2（與起始條件及計(jì)量參數(shù)有關(guān)），試寫出反應(yīng)進(jìn)度和各反應(yīng)物反應(yīng)速率之間的關(guān)系。 解析：反應(yīng)進(jìn)度： 根據(jù)反應(yīng)的計(jì)量關(guān)系，各反應(yīng)物反應(yīng)速率之間的關(guān)系：,一、反應(yīng)速率的表示及其測(cè)定,第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率,（二）反應(yīng)速率的測(cè)定 化學(xué)法利用化學(xué)分析法測(cè)定某時(shí)刻反應(yīng)中物質(zhì)的濃度，必須使取出的樣品立即停止反應(yīng)的進(jìn)行。使反應(yīng)停止的辦法有驟冷、沖稀、加入阻化劑或除去催化劑等?；瘜W(xué)法的優(yōu)點(diǎn)是能直接得出不同時(shí)刻濃度的絕對(duì)值。 物理法利用一些物理性質(zhì)與濃度成單值函數(shù)的關(guān)系，測(cè)定反應(yīng)體系物理量隨時(shí)間的變化，折算成不同時(shí)刻反應(yīng)物的濃度值，然后來(lái)確定反應(yīng)物或產(chǎn)物

7、濃度，例如測(cè)定旋光度、折光率、電導(dǎo)、電動(dòng)勢(shì)、介電常數(shù)、吸收光譜、壓力等的改變。較化學(xué)法迅速、方便，不終止反應(yīng)，可在反應(yīng)器內(nèi)連續(xù)監(jiān)測(cè)，便于自動(dòng)記錄。此法不是直接測(cè)量濃度，要找出濃度與被測(cè)物理量之間的關(guān)系曲線（工作曲線）。,一、反應(yīng)速率的表示及其測(cè)定,第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率,課堂互動(dòng) 乙酸乙酯皂化反應(yīng)為CH3COOC2H5 + NaOH C2H5OH + CH3COONa，試討論電導(dǎo)法測(cè)量乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率的原理。 答：乙酸乙酯皂化反應(yīng)為CH3COOC2H5 + NaOH C2H5OH + CH3COONa，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，由于離子電導(dǎo)很高的OH轉(zhuǎn)化為離子電導(dǎo)較低的CH3COO，因此整個(gè)反應(yīng)體系的

8、電導(dǎo)將降低，可以利用電導(dǎo)儀測(cè)量出反應(yīng)體系的初始電導(dǎo)、不同時(shí)刻的電導(dǎo)以及反應(yīng)終了時(shí)的電導(dǎo)，體系電導(dǎo)的變化與反應(yīng)程度成正比，據(jù)此，可通過(guò)測(cè)量乙酸乙酯皂化反應(yīng)中電導(dǎo)的變化反映反應(yīng)速率。,一、反應(yīng)速率的表示及其測(cè)定,第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率,二、反應(yīng)速率方程和速率常數(shù),在恒定溫度下，反應(yīng)速率往往是參加反應(yīng)的物質(zhì)濃度的某種函數(shù)： = f (c) ，這種函數(shù)關(guān)系式稱為速率方程。 實(shí)驗(yàn)證明，一般反應(yīng) aA+bB gG+hH =kcAcB 式中，k稱為反應(yīng)速率常數(shù)，為反應(yīng)物A的級(jí)數(shù)，為反應(yīng)物B的級(jí)數(shù)，+為反應(yīng)的（總）級(jí)數(shù)。 反應(yīng)級(jí)數(shù)是反應(yīng)物濃度對(duì)反應(yīng)速率影響的方次數(shù)，由實(shí)驗(yàn)確定的速率方程決定，其數(shù)值可以隨反應(yīng)條件

9、改變，可以是簡(jiǎn)單的0、1、2、3，也可以是分?jǐn)?shù)或負(fù)數(shù)。反應(yīng)級(jí)數(shù)表示各物質(zhì)濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響程度，零級(jí)反應(yīng)說(shuō)明濃度的改變對(duì)反應(yīng)速率無(wú)影響。對(duì)于不能寫成濃度冪乘積形式的速率方程，則無(wú)級(jí)數(shù)意義。,第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率,（一）反應(yīng)速率方程和反應(yīng)級(jí)數(shù),課堂互動(dòng) 下列三個(gè)反應(yīng)的速率方程實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果如下，試討論它們的反應(yīng)級(jí)數(shù)。 H2 + Cl2 2HCl （1） H2 + Br2 2HBr （2） H2+I2 2HI （3） 答：式（1）為簡(jiǎn)單級(jí)數(shù)反應(yīng)，式（2）的反應(yīng)速率方程不具有 的形式，無(wú)級(jí)數(shù)可言，式（3）為二級(jí)反應(yīng)。所以，速率方程的各個(gè)指數(shù)可以是與方程中反應(yīng)物前的計(jì)量數(shù)一致，也可不一致的，要根據(jù)實(shí)驗(yàn)

10、確定。三個(gè)反應(yīng)的計(jì)量系數(shù)相同，但速率方程不同，說(shuō)明它們的反應(yīng)機(jī)制不同。,二、反應(yīng)速率方程和速率常數(shù),第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率,（二）速率常數(shù) 在具有=kcAcB形式的速率方程中，其中的比例系數(shù)k稱速率常數(shù)，其物理意義是：各反應(yīng)物的濃度均為單位濃度時(shí)（1 moldm3）的反應(yīng)速率的數(shù)值，可以表示反應(yīng)的快慢。對(duì)于一定反應(yīng)，k的大小在一定條件下是常數(shù)，與反應(yīng)物的濃度無(wú)關(guān)，但與反應(yīng)的本性、溫度、溶劑、催化劑等有關(guān)。 速率常數(shù)k的單位為：濃度1-n時(shí)間1 。通過(guò)k的單位可以判斷反應(yīng)級(jí)數(shù)，若k的單位為時(shí)間1，則該反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)；若k的單位為濃度時(shí)間1，該反應(yīng)為零級(jí)反應(yīng)。若用不同的反應(yīng)物或產(chǎn)物的濃度變化表示同一

11、反應(yīng)的速率，此時(shí)速率常數(shù)k的值不一定相同。,二、反應(yīng)速率方程和速率常數(shù),第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率,實(shí)例解析 實(shí)例3-2：N2O5的分解反應(yīng)2 N2O5 = 4 NO2 + O2，各反應(yīng)物質(zhì)的速率方程分別如下： 試寫出它們反應(yīng)速率常數(shù)之間的關(guān)系。 解析：,二、反應(yīng)速率方程和速率常數(shù),第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率,由于,所以,三、基元反應(yīng)和反應(yīng)分子數(shù),（一）基元反應(yīng) 大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)是經(jīng)過(guò)一系列的步驟而完成的。能代表反應(yīng)機(jī)制的由反應(yīng)物微粒(分子、原子、離子、自由基等)直接碰撞而一步實(shí)現(xiàn)的反應(yīng)稱為基元反應(yīng)（elementary reaction）或基元步驟。 簡(jiǎn)單反應(yīng)僅由一個(gè)基元反應(yīng)構(gòu)成，而二個(gè)以上的基元反應(yīng)則組

12、成復(fù)雜反應(yīng)。,第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率,例如 環(huán)丁烷 乙烯 是由一個(gè)基元反應(yīng)組成的簡(jiǎn)單反應(yīng) 乙酸乙酯的皂化反應(yīng) CH3COOCH2CH3 + OH- CH3COO-+ CH3CH2OH 為一簡(jiǎn)單反應(yīng) H2 +I22HI的反應(yīng)為I22I ，H2+2I 2HI二步， 為復(fù)雜反應(yīng) 這些基元反應(yīng)代表了反應(yīng)所經(jīng)過(guò)的途徑，動(dòng)力學(xué)上稱為反應(yīng)歷程或反應(yīng)機(jī)制（reaction mechanism），即同時(shí)或連續(xù)發(fā)生在總反應(yīng)中的一切基元反應(yīng)。,第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率,三、基元反應(yīng)和反應(yīng)分子數(shù),（二）反應(yīng)分子數(shù) 是指在基元反應(yīng)過(guò)程中參加反應(yīng)的粒子（分子、原子、離子、自由基等）的數(shù)目。根據(jù)反應(yīng)分子數(shù)，可以將化學(xué)反應(yīng)分為單分

13、子反應(yīng)、雙分子反應(yīng)和三分子反應(yīng) 。例如 單分子反應(yīng) 2II2 雙分子反應(yīng) CH3COOC2H5 +OH- CH3COO- +C2H5OH H2 +I HI+H 三分子反應(yīng) HOBr+H+Br- H2O+ Br2 反應(yīng)分子數(shù)只是對(duì)基元反應(yīng)和簡(jiǎn)單反應(yīng)而言。不能把H2+ Cl2 2HCl反應(yīng)叫做雙分子反應(yīng)，因?yàn)樗皇且徊街苯油瓿傻暮?jiǎn)單反應(yīng)，而是分步進(jìn)行的復(fù)雜反應(yīng)。,三、基元反應(yīng)和反應(yīng)分子數(shù),第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率,反應(yīng)分子數(shù)和反應(yīng)級(jí)數(shù)沒(méi)有必然的聯(lián)系，反應(yīng)級(jí)數(shù)不一定等于反應(yīng)分子數(shù)。例如， 乙酸乙酯的皂化反應(yīng) CH3COOC2H5+OHCH3COO +C2H5OH， 實(shí)驗(yàn)證明是一步完成的簡(jiǎn)單反應(yīng)，該反應(yīng)就

14、是一個(gè)基元反應(yīng)，為雙分子反應(yīng)，同時(shí)也為二級(jí)反應(yīng)。 蔗糖的水解反應(yīng) C12H22O11+H2OC6H12O6+C6H12O6， 該反應(yīng)為簡(jiǎn)單反應(yīng)，反應(yīng)分子數(shù)為2，但如果水量大，則表現(xiàn)為一級(jí)反應(yīng)，稱準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)，所以級(jí)數(shù)可依實(shí)驗(yàn)條件而改變。,三、基元反應(yīng)和反應(yīng)分子數(shù),第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率,第二節(jié) 具有簡(jiǎn)單級(jí)數(shù)的反應(yīng),一、零級(jí)反應(yīng) 凡反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度的零次方成正比關(guān)系（即與反應(yīng)物的濃度無(wú)關(guān)）的反應(yīng)稱為零級(jí)反應(yīng)。 任何一個(gè)零級(jí)反應(yīng)：A 產(chǎn)物， 動(dòng)力學(xué)速率方程 動(dòng)力學(xué)方程 cA= k0t+ cA,0 其中， cA是反應(yīng)物t時(shí)刻濃度，cA,0是反應(yīng)物初始濃度 反應(yīng)物消耗了一半所需的時(shí)間稱為反應(yīng)的半衰期(

15、half-life，t1/2)，,第三章 化學(xué)動(dòng)力學(xué),零級(jí)反應(yīng)的特征： cA與t呈線性關(guān)系，以cA對(duì)t作圖得一直線，其斜率為k0； k0 的單位為濃度 時(shí)間1，如moldm-3s1； 零級(jí)反應(yīng)半衰期與反應(yīng)物的初始物濃度成正比。,第二節(jié) 具有簡(jiǎn)單級(jí)數(shù)的反應(yīng),一、零級(jí)反應(yīng),零級(jí)反應(yīng)的濃度-時(shí)間曲線,實(shí)例解析 實(shí)例3-3：-氨基芐青霉素35時(shí)的溶解度為1.1g100ml，而懸浮液的濃度為2.5g100ml懸浮液中藥物的零級(jí)降解速率常數(shù)為2.2107（g100ml）s1。求該懸浮液中藥物降解10%需多長(zhǎng)時(shí)間。 解析：藥物降解10%，即cA=0.9 cA,0 由零級(jí)反應(yīng)動(dòng)力方程式，得0.9 cA,0cA

16、,0k0t0.9 t0.90.1 cA,0/ k00.12.5/(2.210-7)1.1106（s）13（天） 歸納：零級(jí)反應(yīng)的反應(yīng)速率與反應(yīng)物的濃度無(wú)關(guān)，利用反應(yīng)物的濃度與時(shí)間的直線方程，可以推導(dǎo)出反應(yīng)物降解10%需時(shí)間的計(jì)算公式，可見(jiàn)其與反應(yīng)物的初始物濃度成正比。,一、零級(jí)反應(yīng),第二節(jié) 具有簡(jiǎn)單級(jí)數(shù)的反應(yīng),二、一級(jí)反應(yīng),凡反應(yīng)速率只與反應(yīng)物濃度一次方成正比的反應(yīng)稱為一級(jí)反應(yīng) 。 對(duì)一級(jí)反應(yīng) A 產(chǎn)物， 速率方程 定積分 半衰期 t1 / 2 = ln2 / k1 = 0.693 /k1 一級(jí)反應(yīng)進(jìn)行時(shí)，反應(yīng)物的濃度、反應(yīng)速率隨時(shí)間按指數(shù)規(guī)律下降 。當(dāng)t，cA0，即一級(jí)反應(yīng)需用無(wú)限長(zhǎng)時(shí)間才能

17、反應(yīng)完全。,第二節(jié) 具有簡(jiǎn)單級(jí)數(shù)的反應(yīng),一級(jí)反應(yīng)的特點(diǎn)： 以反應(yīng)物濃度的對(duì)數(shù)對(duì)時(shí)間t作圖，呈一直線。斜率為k1（自然對(duì)數(shù)表達(dá)式）或k1/2.303（常用對(duì)數(shù)表達(dá)式）； 速率常數(shù)k1的單位是：時(shí)間 1； 反應(yīng)的半衰期與反應(yīng)物的初始濃度無(wú)關(guān)，t1 / 2= 0.693 /k1； 一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)公式中，c/c0=exp(k1t)，所以同一反應(yīng)不管初始濃度為多少，只要達(dá)到相同的轉(zhuǎn)化率，所需時(shí)間都是一樣的，任何與濃度成比例的物理量都可代替濃度代入動(dòng)力學(xué)公式。,二、一級(jí)反應(yīng),第二節(jié) 具有簡(jiǎn)單級(jí)數(shù)的反應(yīng),一級(jí)反應(yīng)的濃度-時(shí)間曲線,實(shí)例解析 實(shí)例3-4：已知過(guò)氧化氫分解成水和氧氣的反應(yīng)是一級(jí)反應(yīng)：2H2O2(

18、l) 2H2O(l) + O2(g)，反應(yīng)速率常數(shù)為0.0410min1，求：(1) 若H2O2初始濃度為 0.500moldm3，10.0 min后， H2O2的濃度是多少？(2) H2O2分解一半所需時(shí)間是多少？ 解析：(1) ln cH2O2，10 min =ln c0 k1t=ln0.5 0.041010 cH2O2，10 min =0.332 (moldm3) (2) t1 / 2 = ln2 / k1 = 0.693 / 0.0410 = 16.9 (min) 歸納：一級(jí)反應(yīng)的反應(yīng)物濃度的對(duì)數(shù)與時(shí)間為直線方程，利用該方程可以計(jì)算不同時(shí)間的反應(yīng)物濃度，半衰期t1/2與反應(yīng)物的初始濃度

19、無(wú)關(guān)。,二、一級(jí)反應(yīng),第二節(jié) 具有簡(jiǎn)單級(jí)數(shù)的反應(yīng),課堂互動(dòng) 某一級(jí)反應(yīng)進(jìn)行10 min后，反應(yīng)物減少30%。問(wèn)反應(yīng)物減少50%需多少時(shí)間？ 答：根據(jù)一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程ln =k1t 反應(yīng)物百分率的對(duì)數(shù)與時(shí)間正比 t2=19.4(min),二、一級(jí)反應(yīng),第二節(jié) 具有簡(jiǎn)單級(jí)數(shù)的反應(yīng),三、二級(jí)反應(yīng),凡是反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度的平方或兩種物質(zhì)濃度的乘積成正比的反應(yīng)，稱為二級(jí)反應(yīng)。二級(jí)反應(yīng)有單純二級(jí)反應(yīng)（）和混合二級(jí)反應(yīng)（）二種形式： A 產(chǎn)物（），A + B 產(chǎn)物（） 單純二級(jí)反應(yīng)（）的速率方程 定積分式 或 半衰期,第二節(jié) 具有簡(jiǎn)單級(jí)數(shù)的反應(yīng),二級(jí)反應(yīng)特征： 半衰期與起始物濃度成反比，即反應(yīng)物起始濃度

20、越大，t1/ 2越小。對(duì)于相同的轉(zhuǎn)化率，如果初始濃度減半，時(shí)間加倍， 以反應(yīng)物濃度的倒數(shù)1/cA對(duì)時(shí)間t作圖，呈一條直線，其斜率為k2 k2的單位通常為濃度1時(shí)間1，如（moldm-3）1s1,三、二級(jí)反應(yīng),第二節(jié) 具有簡(jiǎn)單級(jí)數(shù)的反應(yīng),斜率=k2,單純二級(jí)反應(yīng)的濃度-時(shí)間曲線,對(duì)于許多反應(yīng)，可以選擇反應(yīng)物濃度，使反應(yīng)速率對(duì)某些反應(yīng)物的級(jí)數(shù)為零，將反應(yīng)級(jí)數(shù)簡(jiǎn)化，稱為“準(zhǔn)（假、偽、表觀）級(jí)數(shù)反應(yīng)”。例如： 蔗糖的水解反應(yīng)實(shí)際上為二級(jí)反應(yīng)，由于在溶液中水量很多，水的濃度可看作為一常數(shù)，反應(yīng)表現(xiàn)為一級(jí)反應(yīng)，故稱準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)； 許多難溶的固體藥物，如-氨基芐青霉素、阿司匹林等的水解為一級(jí)反應(yīng)，但其制成混懸

21、劑后，由于制劑中藥物的濃度遠(yuǎn)大于該藥物在水中的溶解度，所以混懸劑的降解呈恒濃度（溶解度）的降解，表現(xiàn)為零級(jí)反應(yīng)； 在均相催化反應(yīng)中，催化劑的濃度維持恒定，所以反應(yīng)對(duì)催化劑為準(zhǔn)零級(jí)反應(yīng)。,第二節(jié) 具有簡(jiǎn)單級(jí)數(shù)的反應(yīng),四、準(zhǔn)級(jí)數(shù)反應(yīng),實(shí)例解析 實(shí)例3-5：A產(chǎn)物的反應(yīng)，恒溫下經(jīng)1小時(shí)后有50的A發(fā)生了反應(yīng)。若反應(yīng)是(1)一級(jí)；(2)二級(jí)；(3)零級(jí)反應(yīng)，求2小時(shí)后A還剩多少？ 解析：經(jīng)1小時(shí)后有50的A發(fā)生了反應(yīng)，即t1/21h，反應(yīng)時(shí)間t2h (1)一級(jí)反應(yīng)ln k1tt ln2/t1/2 ln4 ， =25% (2)二級(jí)反應(yīng) =33.3% (3)零級(jí)反應(yīng)k0cA,0/(2t1/2)cA,0/2

22、， cA= k0t+ cA,0cA,0+ cA,00， =0,四、準(zhǔn)級(jí)數(shù)反應(yīng),第二節(jié) 具有簡(jiǎn)單級(jí)數(shù)的反應(yīng),五、反應(yīng)級(jí)數(shù)的確定,1.積分法 根據(jù)不同時(shí)刻的反應(yīng)物濃度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，嘗試作圖：零級(jí)反應(yīng)，作c-t圖；一級(jí)反應(yīng)，作lnc-t圖；二級(jí)反應(yīng)，作1/c-t圖。如果得到一直線的圖，則為對(duì)應(yīng)的反應(yīng)級(jí)數(shù)。積分法適用于反應(yīng)級(jí)數(shù)為整數(shù)的情況，偏離整數(shù)的情況不適用。 2.微分法 所謂微分法就是用速率公式的微分形式來(lái)確定反應(yīng)級(jí)數(shù)的方法。,第二節(jié) 具有簡(jiǎn)單級(jí)數(shù)的反應(yīng),設(shè)一反應(yīng)AP， 其速率方程為 以某一起始濃度的反應(yīng)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作反應(yīng)物濃度對(duì)時(shí)間的曲線（cA-t），曲線上任一點(diǎn)的切線，就是該濃度下的

23、瞬時(shí)速率。,五、反應(yīng)級(jí)數(shù)的確定,第二節(jié) 具有簡(jiǎn)單級(jí)數(shù)的反應(yīng),反應(yīng)物濃度對(duì)時(shí)間的關(guān)系,從不同的起始濃度開(kāi)始，測(cè)量開(kāi)始一段時(shí)間的濃度變化，在不同的起始濃度測(cè)量不同的起始速率，相當(dāng)于圖中各曲線在t=0時(shí)的斜率。 因?yàn)锳,0= kcA,0n， 所以lg A,0 =lgk +nlgcA,0 以lgA,0對(duì)lgcA,0作圖，得一直線，由斜率可求出n。這種方法稱為起始速率法，求得的級(jí)數(shù)較為可靠，因?yàn)槠鹗妓俾什皇墚a(chǎn)物和其他因素的影響，相當(dāng)于無(wú)干擾因素的級(jí)數(shù)。,五、反應(yīng)級(jí)數(shù)的確定,第二節(jié) 具有簡(jiǎn)單級(jí)數(shù)的反應(yīng),起始速率法確定反應(yīng)級(jí)數(shù),3. 半衰期法 半衰期與反應(yīng)級(jí)數(shù)有關(guān)。如對(duì)A產(chǎn)物，反應(yīng)的速率方程為： t1/2=

24、常數(shù)/cA,0n-1或lg t1/2=(1 n)lgcA,0 +lg常數(shù) 可多取幾組數(shù)據(jù)，作lg t1/2-lgcA,0圖，直線的斜率為1n。也可取反應(yīng)進(jìn)行到1/4，3/4等時(shí)間來(lái)計(jì)算，這個(gè)方法稱為分?jǐn)?shù)壽期法，即反應(yīng)物消耗某一分?jǐn)?shù)所需時(shí)間。,第二節(jié) 具有簡(jiǎn)單級(jí)數(shù)的反應(yīng),五、反應(yīng)級(jí)數(shù)的確定,第三節(jié)溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響,反應(yīng)速率與溫度的5種類型： 反應(yīng)速率隨溫度的升高而逐漸加快，呈指數(shù)關(guān)系。 開(kāi)始時(shí)溫度影響不大，到達(dá)一定極限時(shí)，反應(yīng)以爆炸形式極快進(jìn)行。 在溫度不太高時(shí)，速率隨溫度升高而加快，到達(dá)一定溫度，速率反而下降。如酶催化反應(yīng)。 速率在隨溫度升到某一高度時(shí)下降，再升高溫度，速率又迅速增加。如碳

25、氧化反應(yīng)。 溫度升高，速率反而下降。如一氧化氮氧化成二氧化氮。,第三章 化學(xué)動(dòng)力學(xué),反應(yīng)速率與溫度的各種關(guān)系,范特荷甫（Vant Hoff，亦稱范特霍夫）根據(jù)許多實(shí)驗(yàn)總結(jié)出一條近似的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則，溫度每升高10K，反應(yīng)速率大約增加24倍。根據(jù)此規(guī)則，可大致估計(jì)溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響。范特荷甫規(guī)則一般寫作 kT +10 / kT = 24。,第三節(jié)溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響,一、范特荷甫規(guī)則,二、阿侖尼烏斯定律,(一)定律內(nèi)容 指數(shù)式 對(duì)數(shù)式 或 或 微分式 式中，k為速率常數(shù)，A為指前因子或頻率因子，Ea為反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)活化能或阿侖尼烏斯活化能，R是理想氣體常數(shù)（8.314JK-1mol-1），T是熱力學(xué)溫度

26、，e為自然對(duì)數(shù)的底（e=2.718 ）,第三節(jié)溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響,A、Ea 是反應(yīng)本性決定的常數(shù)，與反應(yīng)溫度、濃度無(wú)關(guān)。阿侖尼烏期定律表明溫度對(duì)反應(yīng)速率影響的大小主要決定于Ea的值，Ea的值越大反應(yīng)速率隨溫度的變化越顯著。因此，活化能Ea是表征反應(yīng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特征的重要參數(shù)。 作lnk對(duì)1/T圖（或lgk-1/T圖），可得直線關(guān)系，斜率為Ea/R，截距為lnA，由直線的斜率可求得活化能。,第三節(jié)溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響,二、阿侖尼烏斯定律,反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系，lnk -1/T圖,(二)適用范圍 阿侖尼烏斯定律是對(duì)基元反應(yīng)速率受溫度影響行為的定量描述，其常數(shù)Ea、A的解釋都只適用于基元反應(yīng)。復(fù)雜反

27、應(yīng)動(dòng)力學(xué)中使用該定律，只是借用其形式描述反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系。 由于阿侖尼烏斯定律用速率常數(shù)代替反應(yīng)速率，所以要求在定律適用的溫度范圍內(nèi)，反應(yīng)速率方程的形式不能改變（即質(zhì)量作用定律有效）。 理論上和精密的實(shí)驗(yàn)都表明指前系數(shù)A是與溫度有關(guān)，但在一般實(shí)驗(yàn)精度范圍內(nèi)，認(rèn)為A是與溫度無(wú)關(guān)的常數(shù)，不引起大的偏差。因此，對(duì)數(shù)式只適用于lnk -1/T圖的直線區(qū)域，而定律的微分式所定義的阿侖尼烏斯活化能Ea則不受此限制。,二、阿侖尼烏斯定律,第三節(jié)溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響,實(shí)例解析 實(shí)例3-6：CO(CH2COOH)2水解，在273K，k1=2.46105s1，在303K，k2=1.63103s1，計(jì)算：(1)

28、Ea；(2)333K時(shí)的k3；(3)333K時(shí)起始濃度為1mol/L，水解至0.25 mol/L時(shí)所需時(shí)間。 解析：(1) (2) k3=5.07102（s1） (3)由量綱可知該反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)，ln(cA/cA,0)= k3 t ln(0.25/1)= 0.0507 t t=27.3（s） 歸納：阿侖尼烏斯定律反映了反應(yīng)速率與溫度的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，可用以測(cè)定活化能，計(jì)算不同溫度下的反應(yīng)速率常數(shù)，計(jì)算時(shí)注意定律不同表達(dá)形式的選擇。,二、阿侖尼烏斯定律,第三節(jié)溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響,課堂互動(dòng) 25C時(shí)，酸催化蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng) C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6 蔗糖 葡萄糖

29、果糖 的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)如下（蔗糖的初始濃度c0為1.0023 moldm3,時(shí)刻t的濃度為c） t(min) 0 30 60 90 130 180 c0-c(moldm-3) 0 0.1001 0.1946 0.2770 0.3726 0.4676 使用作圖法證明此反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)，求算速率常數(shù)及半衰期。問(wèn)蔗糖轉(zhuǎn)化95%需時(shí)若干？,第三節(jié)溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響,二、阿侖尼烏斯定律,答：數(shù)據(jù)標(biāo)為t(min) 0 30 60 90 130 180c0-c(moldm-3) 1.0023 0.9022 0.8077 0.7253 0.6297 0.5347ln(c/c0) 0 0.1052 0.2159 0

30、.3235 0.4648 0.6283,作ln(c/c0) -t圖，得一直線，為一級(jí)反應(yīng)，直線擬合得 ln(c/c0 ) =3.353103t k1=3.53103(min-1) t1/2=ln2/k1=196.4(min) 蔗糖轉(zhuǎn)化95%需時(shí) t=ln(10.95)/k1=848.7(min),二、阿侖尼烏斯定律,第三節(jié)溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響,第四節(jié)典型的復(fù)雜反應(yīng),正向和逆向同時(shí)進(jìn)行的反應(yīng)，稱為對(duì)峙反應(yīng)，也叫可逆反應(yīng)或?qū)π蟹磻?yīng)。最簡(jiǎn)單的正逆反應(yīng)都是一級(jí)的對(duì)峙反應(yīng)， 稱為1-1對(duì)峙反應(yīng)。,第三章 化學(xué)動(dòng)力學(xué),對(duì)峙反應(yīng)特征： k1和k-1互不影響，稱反應(yīng)獨(dú)立共存原理。 反應(yīng)平衡后，反應(yīng)物和產(chǎn)物的濃

31、度都分別趨近于它們的平衡濃度cA,eq和cB,eq，不再隨時(shí)間而改變。,一、對(duì)峙反應(yīng),對(duì)峙反應(yīng)速度時(shí)間曲線,對(duì)峙反應(yīng)濃度時(shí)間曲線,相同反應(yīng)條件下，反應(yīng)物能同時(shí)進(jìn)行幾種不同的反應(yīng)而得到不同的產(chǎn)物，稱為平行反應(yīng)。一般將反應(yīng)較快或生成產(chǎn)物較多的反應(yīng)稱為主反應(yīng)，其他反應(yīng)稱為副反應(yīng)。 平行反應(yīng)特征 ： 產(chǎn)物濃度之比保持恒定， 如選擇合適的催化劑 和調(diào)節(jié)溫度改變其比值， 以得到更多的所需產(chǎn)物。,第四節(jié)典型的復(fù)雜反應(yīng),二、平行反應(yīng),平行反應(yīng)濃度時(shí)間曲線,凡反應(yīng)所產(chǎn)生的物質(zhì)能再起反應(yīng)而產(chǎn)生其他物質(zhì)，如此連續(xù)進(jìn)行的反應(yīng)系列，稱為連串反應(yīng)，又稱連續(xù)反應(yīng)。 例如 C6H6 + CH2=CH2 C6H5-C2H5 C

32、6H5-C2H5 + CH2=CH2 C6H4(C2H5)2,連串反應(yīng)特征 ： A濃度逐漸降低，C濃度總是增大，B濃度有極大值，最慢步驟控制總反應(yīng)速率。如果B是主產(chǎn)品，C是副產(chǎn)品，可通過(guò)改變溫度、催化劑，調(diào)節(jié)k2和k1大小，并控制反應(yīng)時(shí)間，使B盡可能多，而C盡可能少。,第四節(jié)典型的復(fù)雜反應(yīng),三、連串反應(yīng),連串反應(yīng)濃度時(shí)間曲線,第五節(jié) 光化反應(yīng),由光照射而引起的化學(xué)反應(yīng)稱為光化學(xué)反應(yīng)，簡(jiǎn)稱光化反應(yīng)。此處所說(shuō)的光包括紫外線、可見(jiàn)光和近紅外線，波長(zhǎng)在1001000nm之間。由波長(zhǎng)更短的電磁輻射或其他高能離子輻射所引起的化學(xué)反應(yīng)，稱為輻射化學(xué)反應(yīng)，廣義的輻射化學(xué)反應(yīng)也包括光化反應(yīng)。 在光化反應(yīng)中，反應(yīng)

33、物分子吸收光子，電子躍遷至高能態(tài)產(chǎn)生激發(fā)態(tài)分子，成為活化分子，就可能發(fā)生離解、異構(gòu)化或與其他分子發(fā)生反應(yīng)。,第三章 化學(xué)動(dòng)力學(xué),溫度的影響光化反應(yīng)的活化能來(lái)源于所吸收光子的能量，反應(yīng)速率主要取決于光的照度。一般來(lái)說(shuō)，光化反應(yīng)的速率受溫度的影響明顯較小。光化反應(yīng)一旦進(jìn)行，即使光照停止，反應(yīng)仍可繼續(xù)下去。溫度對(duì)光化反應(yīng)速率的影響，可發(fā)生在繼活化過(guò)程之后進(jìn)行的熱反應(yīng)中。 反應(yīng)的方向在恒溫恒壓和不做非體積功的條件下，熱化學(xué)反應(yīng)總是自發(fā)向使系統(tǒng)自由能降低的方向進(jìn)行。而在光化反應(yīng)中，環(huán)境以光的形式對(duì)體系做非體積功，光化反應(yīng)進(jìn)行的方向與體系的吉布斯能增減沒(méi)有必然的聯(lián)系。例如，植物的光合作用就是一個(gè)吉布斯能升

34、高的反應(yīng)，而光化鏈反應(yīng)H2+C22HCl，則是一個(gè)吉布斯能降低的反應(yīng)。 反應(yīng)的選擇性因?yàn)樘囟ǖ奈镔|(zhì)只吸收特定頻率（或波長(zhǎng)）的光量子，不同頻率的光可以有選擇地引發(fā)不同的化學(xué)反應(yīng)。激光化學(xué)反應(yīng)（尤其是紅外激光化學(xué)反應(yīng)）具有高度的選擇性。,第五節(jié) 光化反應(yīng),一、光化反應(yīng)的特點(diǎn),有的藥物對(duì)熱穩(wěn)定，而對(duì)光卻很不穩(wěn)定，易被光降解的物質(zhì)稱光敏感物質(zhì)。某些藥物的氧化還原、聚合、水解、環(huán)重排或環(huán)改變等反應(yīng)，在特殊波長(zhǎng)的光線作用下都可能發(fā)生或加速，其速率和藥物的化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)。例如，亞硝酸戊酯的水解，嗎啡、奎寧的氧化、揮發(fā)油的聚合等等。光敏感藥物可以采用強(qiáng)光照射試驗(yàn)，在較高的照度下考察它的穩(wěn)定性。在光源一定時(shí)，藥物

35、在光照射下的含量下降程度與累積光量(cumulative illuminance，CI，入射光的照度與時(shí)間的乘積)有關(guān)。,第五節(jié) 光化反應(yīng),二、藥物的光穩(wěn)定性,實(shí)例解析 實(shí)例3-7：己酸孕酮注射液對(duì)光很不穩(wěn)定，其貯存期主要取決于光照量。在晴天室外遮蔭處較強(qiáng)的自然光照射下，進(jìn)行光照試驗(yàn)，定時(shí)抽樣，用分光光度法和脈沖計(jì)數(shù)法分別測(cè)得己酸孕酮的相對(duì)標(biāo)示含量c/c0 (%)和試驗(yàn)樣品放置處的累積光量（CI ，klxh ）如下： t(h) 0 14.5 24.4 36.6 49.2 55.3 66.2 82.3 94.1 105.1 116.2 CI 0 150 300 463 609 756 910 1

36、053 1210 1354 1507 c/c0 100 96.6 92.6 88.5 84.0 78.7 74.9 71.4 69.1 65.6 60.8 已知當(dāng)?shù)厥覂?nèi)年平均累積光量(CI year)為3.5102klxh，求該藥物在室內(nèi)自然光照射下降解10%所需的時(shí)間（t0.9）。 解析：以c/c0對(duì)CI進(jìn)行線性擬合，得線性方程： c/c0= 0.0262CI + 99.99，R2 =0.9956，表明為零級(jí)反應(yīng) 從線性方程，求對(duì)應(yīng)于c/c090時(shí)的累積光量 CI0.9=(90 99.99)/0.02623.8102（klxh） t0.9CI0.9 CI year3.8105(3.5 105

37、)（h）1.1（年）,第五節(jié) 光化反應(yīng),二、藥物的光穩(wěn)定性,第六節(jié)溶液中進(jìn)行的反應(yīng),溶劑對(duì)反應(yīng)速率影響的主要因素： 1.溶劑化作用和溶劑極性 反應(yīng)物分子與溶劑分子形成的化合物較穩(wěn)定，會(huì)降低反應(yīng)速率；若溶劑能使活化絡(luò)合物的能量降低，從而降低活化能，能使反應(yīng)加快；溶劑極性的影響則是：如果生成物的極性比反應(yīng)物大，極性溶劑能加快反應(yīng)速率，反之亦然。 2.離子強(qiáng)度 影響有離子參加的反應(yīng)速率，會(huì)使速率變大或變小，這就是原鹽效應(yīng)。在稀溶液中，離子強(qiáng)度對(duì)速率系數(shù)影響的關(guān)系式： 式中，k r 為在一定的溶液中速率系數(shù)；k0為在無(wú)限稀釋溶液中反應(yīng)速率系數(shù)，離子強(qiáng)度為0；zA、zB分別為離子A、B所帶的電荷；I為離

38、子強(qiáng)度；A為與溶劑和溫度有關(guān)的常數(shù)，在25時(shí)稀水溶液中的離子反應(yīng)，A0.509。,第三章 化學(xué)動(dòng)力學(xué),A、B離子帶同號(hào)電荷則隨離子強(qiáng)度的增加，反應(yīng)速率系數(shù)增大； A、B離子帶異號(hào)電荷則隨離子強(qiáng)度的增加，反應(yīng)速率系數(shù)減??； 反應(yīng)物A、B中有一個(gè)是中性分子，則反應(yīng)速率系數(shù)應(yīng)與離子強(qiáng)度無(wú)關(guān)。 藥液中離子強(qiáng)度的影響主要來(lái)源于調(diào)節(jié)pH、調(diào)節(jié)等滲、防止氧化等的附加劑。例如，對(duì)于帶負(fù)電荷的藥物離子，若是受OH催化，鹽的加入會(huì)增大離子強(qiáng)度，從而使分解反應(yīng)的速率加快；若是受H+催化，則分解反應(yīng)的速率隨著離子強(qiáng)度的增大而減慢。,第三章 化學(xué)動(dòng)力學(xué),第六節(jié)溶液中進(jìn)行的反應(yīng),離子電荷、離子強(qiáng)度與反應(yīng)速率系數(shù)的關(guān)系,實(shí)

39、例解析 實(shí)例3-8：試判斷離子強(qiáng)度對(duì)下述反應(yīng)的速率常數(shù)的影響： CH2ICOOH+SCN產(chǎn)物 (1) CH2BrCOO+S2O32產(chǎn)物 (2) Co(NH3)5Br2+OH產(chǎn)物 (3) 解析：反應(yīng)(1)，zA=0，zAzB=0，離子強(qiáng)度對(duì)速率常數(shù)沒(méi)有影響。 反應(yīng)(2)，zA= 1，zB= 2，zAzB =20，離子強(qiáng)度增大，速率常數(shù)增大。 反應(yīng)(3)，zA=2，zB= 1，zAzB = 20，離子強(qiáng)度增大，速率常數(shù)減小。,第三章 化學(xué)動(dòng)力學(xué),第六節(jié)溶液中進(jìn)行的反應(yīng),3.溶劑介電常數(shù) 不同溶劑介電常數(shù)()影響離子或極性分子之間的引力或斥力，從而影響反應(yīng)速率。 若離子A、B帶同號(hào)電荷，則溶劑介電常

40、數(shù)增加時(shí)反應(yīng)速率加快。 A、B帶異號(hào)電荷則溶劑介電常數(shù)增加時(shí)速率反而減少。 當(dāng)A、B之中有一個(gè)是中性分子時(shí)，離子與中性分子之間的反應(yīng)速率隨溶劑介電常數(shù)的增加而稍有降低。 介電常數(shù)大的溶劑會(huì)降低離子間的引力，不利于離子間的反應(yīng)。例如：OH催化巴比妥類藥物的水解是同種離子之間的反應(yīng)，加入介電常數(shù)比水小的溶劑如甘油、乙醇等，可減小藥物的水解。,第三章 化學(xué)動(dòng)力學(xué),第六節(jié)溶液中進(jìn)行的反應(yīng),第七節(jié)催化反應(yīng),一、催化劑 催化劑(catalyst)是指能參與化學(xué)反應(yīng)中間歷程又能選擇性地改變化學(xué)反應(yīng)速率，而其本身的數(shù)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后基本不發(fā)生變化的物質(zhì)。催化作用的基本特性： 選擇性 對(duì)不同類型的反應(yīng)需要

41、選用不同的催化劑。 熱力學(xué)特性 催化劑不改變反應(yīng)的初態(tài)和終態(tài)，不改變反應(yīng)發(fā)生的方向，可縮短反應(yīng)到達(dá)平衡的時(shí)間，不影響最后的總包反應(yīng)計(jì)量方程式。 動(dòng)力學(xué)特性 催化劑參與化學(xué)反應(yīng)，表觀現(xiàn)象是總包反應(yīng)的活化能、指前系數(shù)發(fā)生改變，反應(yīng)級(jí)次、反應(yīng)速率方程的形式可能發(fā)生變化。以叔丁醇脫水反應(yīng)為例，在非催化情況下，700K左右脫水速率很小，E表觀= 271.9 kJ/mol，k(700K) =2.5106 s1。加入少量HBr，在500K迅速分解，E表觀=126.4kJ/mol，kc(500K)=0.577s1。 許多催化劑對(duì)雜質(zhì)敏感，毒物就是使催化劑的作用減弱的少量外加物，使催化劑作用加強(qiáng)的少量外加物稱助

42、催化劑。,第三章 化學(xué)動(dòng)力學(xué),H+（或H3O+）和OH的催化稱之為特殊酸、特殊堿催化，廣義酸(HA)與共軛堿A（或廣義堿B與共軛酸HB+）的催化作用稱為廣義酸堿催化。 對(duì)特殊酸、特殊堿催化反應(yīng) S P，作一般經(jīng)驗(yàn)的動(dòng)力學(xué)處理，速率方程寫成 S = kappcSn 其中 kapp = k0 + kH+cH+ + kOH-cOH- 在水溶液中，Kw=cH+cOH-=1014， 上式變?yōu)?kapp = k0 + kH+ cH+ + kOH-Kw/cH+ 式中，kapp 表示表觀反應(yīng)速率常數(shù)，k0表示在溶劑參與下反應(yīng)自身的速率常數(shù)，kH+、kOH-分別為酸、堿催化的速率常數(shù)，代表催化能力。,第七節(jié)催化

43、反應(yīng),二、液相酸堿催化,對(duì)非催化反應(yīng)、特殊酸與特殊堿催化反應(yīng)，可近似認(rèn)為上式右邊的三項(xiàng)依次作為最大項(xiàng)起主要作用，而略去其余兩項(xiàng)： 非催化反應(yīng) lg kapp= lgk0 特殊酸催化反應(yīng) lg kapp= lg(kH+ cH+)= lgkH+ pH 特殊堿催化反應(yīng) lg kapp= lg(kOH-Kw/cH+)= lg(kOH-Kw )+ pH 通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定kH+、kOH-的常規(guī)方法是：在一系列不同濃度特殊酸（或特殊堿）的環(huán)境下測(cè)定kapp，以lgkapp對(duì)pH作直線關(guān)系圖，從直線的截距可以求出kH+或kOH-的值，直線斜率為0、1、1分別表示非催化、特殊酸、特殊堿催化。,二、液相酸堿催化,第七

44、節(jié)催化反應(yīng),如圖所示。當(dāng)溶液pH較小時(shí)，反應(yīng)以酸催化為主，kapp= kH+cH+，形成圖中曲線左段；當(dāng)溶液pH較大時(shí)，反應(yīng)以堿催化為主，kapp= kOH-cOH-，形成曲線右段；pH居中時(shí)，酸堿催化的作用都不大，kapp= k0，形成曲線中段。使反應(yīng)最慢的pH稱為最穩(wěn)pH，記為（pH）m。 （pH）m（lgkH+ lgkOH- lgKw）,第七節(jié)催化反應(yīng),二、液相酸堿催化,pH與反應(yīng)速率常數(shù)的關(guān)系,解析：在酸性條件下，CO32在溶液中將變?yōu)镃O2或HCO3，而在堿性條件下，CO32能在溶液中穩(wěn)定存在。在偏酸和偏堿的情況下，維主素C水溶液的變色均加快，所以CO32、HCO3對(duì)維生素C的降解有

45、催化作用。 歸納：酸堿催化反應(yīng)的類型很多，有非酸堿催化、特殊酸堿催化和廣義酸堿催化。常用pH與反應(yīng)速率常數(shù)對(duì)數(shù)的關(guān)系圖，來(lái)判斷酸堿催化反應(yīng)的類型。使反應(yīng)最慢的pH，即為溶液最穩(wěn)定的pH。,實(shí)例解析 實(shí)例3-9：在維生素C注射液的制備中，常用碳酸鈉調(diào)節(jié)pH。圖為碳酸鈉調(diào)節(jié)pH對(duì)25維主素C水溶液變色速率的影響，試分析碳酸鹽對(duì)維主素C水溶液變色是否有催化作用。,二、液相酸堿催化,第七節(jié)催化反應(yīng),碳酸鈉調(diào)節(jié)pH對(duì)25維主素C水溶液變色速率的影響,（一）酶催化的特點(diǎn) 催化活性很高 對(duì)同一反應(yīng)來(lái)說(shuō)，酶的催化活性要比其他催化劑高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。如脲酶催化尿素水解的能力大約是H+離子的1014倍。 催化專一 一

46、種酶只能催化一種特定的反應(yīng)。例如脲酶它只能將尿素迅速轉(zhuǎn)化成氨和二氧化碳，而對(duì)其他反應(yīng)沒(méi)有任何活性；乳酸脫氫酶只能催化l-乳酸脫氫為丙酮，而對(duì)d-乳酸卻無(wú)作用；也有一些酶的選擇性較低，可以催化某一類型反應(yīng)。如胃蛋白酶能催化各種水溶性蛋白質(zhì)中肽鍵的水解。 催化條件溫和 一般在常溫常壓下就能進(jìn)行，但反應(yīng)歷程復(fù)雜，酶是一種蛋白質(zhì)，受pH、溫度、離子強(qiáng)度等的影響較大。,第七節(jié)催化反應(yīng),三、酶催化反應(yīng),（二）酶催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 被酶作用的分子稱為底物。MichaelisMenten等人先后提出酶催化單底物反應(yīng)的歷程，其要點(diǎn)是：底物（S）與酶（E）上的特定活性中心結(jié)合，形成酶-底物絡(luò)合物（ES），后者進(jìn)一步轉(zhuǎn)

47、變?yōu)楫a(chǎn)物（P），并釋放出酶（E），所以酶催化表現(xiàn)出特定的選擇性： 通常，酶的濃度比底物小得多，即使大部分酶都以中間產(chǎn)物（ES）的形式存在，ES的濃度仍然很低。,第七節(jié)催化反應(yīng),三、酶催化反應(yīng),k-1,k2,k1,酶催化反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)常用米氏公式表示： 式中， ，稱為米氏常數(shù) 在底物濃度很高的極限情況下，這時(shí)所有的酶實(shí)際上都以酶-底物絡(luò)合物的形式存在，反應(yīng)速率達(dá)到不依賴于底物濃度的最大值。即當(dāng)cS， k2 cE,0，即為最大反應(yīng)速率（m）。這時(shí)，反應(yīng)速率與酶的初始濃度成正比而與底物的濃度無(wú)關(guān)，為底物的零級(jí)反應(yīng)。 米氏公式也可以表示成 若cS很小，KMcS時(shí)， ，為底物的一級(jí)反應(yīng)。,第七節(jié)催化反應(yīng),

48、三、酶催化反應(yīng),在實(shí)際酶催化實(shí)驗(yàn)中，酶濃度不能精確測(cè)定。為使 cE,0 cS 的條件始終得到滿足，同時(shí)避免逆反應(yīng)P + E ES這樣一類副反應(yīng)的干擾，在酶催化動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中通常采用初速率法，這時(shí)反應(yīng)速率方程可寫成 當(dāng)0=1/2m時(shí)，對(duì)應(yīng)的底物 濃度正好等于米氏系數(shù)KM,第七節(jié)催化反應(yīng),三、酶催化反應(yīng),0-cS,0圖,將米氏公式整理得 在保持酶濃度不變的的情況下，測(cè)定不同反應(yīng)的初速率，以1/0對(duì)1/cS,0作圖可得一直線，其斜率為KM / m，直線在縱軸上的截距為1/m ，在橫軸上的截距為1/KM 。這樣可以方便地確定表征酶催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特征的參數(shù)KM 和m，不同的酶KM值不同，同一種酶催化不同的

49、反應(yīng)時(shí)KM值也不同。,三、酶催化反應(yīng),第七節(jié)催化反應(yīng),1/m,1/ 01/ cS,0圖,實(shí)例解析 實(shí)例3-10：為研究酶催化反應(yīng)中嘌呤霉素(濃度單位mmolL-1)對(duì)反應(yīng)速率(單位mmol L-1s-1)的影響，設(shè)計(jì)了兩組實(shí)驗(yàn)：酶經(jīng)過(guò)嘌呤霉素處理和酶未經(jīng)嘌呤霉素處理。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下： 底物濃度cS,0 0.02 0.06 0.11 0.22 0.56 1.10 反應(yīng)速率 處理01 61.5 102.0 131.0 155.5 196.0 203.5 未處理02 59.0 85.0 106.5 127.5 151.0 160.0 試分析嘌呤霉素對(duì)酶催化反應(yīng)的影響。,三、酶催化反應(yīng),第七節(jié)催化反應(yīng),

50、解析：作0-cS,0圖，觀察曲線的變化，可見(jiàn)處理后的反應(yīng)速率加快。 數(shù)據(jù)標(biāo)化為： 1/cS,0 50.00 16.67 9.091 4.545 1.786 0.909 1/01 0.0163 0.0098 0.0076 0.0064 0.0051 0.0049 1/02 0.0169 0.0118 0.0094 0.0078 0.0066 0.0063,三、酶催化反應(yīng),第七節(jié)催化反應(yīng),以1/0對(duì)1/cS,0進(jìn)行線性擬合，得： 1/010.0052+ 2.27410-4/ cS,0，R20.9844； 1/020.0069+ 2.12110-4/ cS,0，R20.9568 m11/0.0052

51、=192.31（mmolL-1s-1）， KM1192.312.27410-40.044（mmolL-1） m21/0.0069=144.93（mmolL-1s-1）， KM2144.932.12110-40.031（mmolL-1） 可見(jiàn)，嘌呤霉素處理后，酶催化最大反應(yīng)速率和米氏常數(shù)均增大，對(duì)催化活性有一定的提高。 歸納：在酶催化動(dòng)力學(xué)中，利用米氏公式，作反應(yīng)初速率的倒數(shù)與反應(yīng)底物濃度的倒數(shù)圖，所得直線的斜率為KM / m，縱軸截距為1 / m ，橫軸截距為1/KM，這樣可以測(cè)定酶催化動(dòng)力學(xué)的參數(shù)KM 和m。,三、酶催化反應(yīng),第七節(jié)催化反應(yīng),第八節(jié) 化學(xué)動(dòng)力學(xué)在藥學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用,應(yīng)用化學(xué)動(dòng)力

52、學(xué)方法，可以測(cè)定藥物分解的速率，了解影響反應(yīng)的因素，建立藥品的有效期，為藥品的生產(chǎn)、包裝、貯存和運(yùn)輸提供科學(xué)依據(jù)。經(jīng)典恒溫法的依據(jù)是化學(xué)動(dòng)力學(xué)原理，因?yàn)榇蟛糠炙幬锛捌渲苿┑慕到夥磻?yīng)，可以按零級(jí)反應(yīng)、(準(zhǔn))一級(jí)反應(yīng)處理。 試驗(yàn)方法：將試樣分別在不同溫度下加熱，定時(shí)取樣測(cè)定其含量或濃度，確定各溫度下含量變化與時(shí)間的關(guān)系和反應(yīng)級(jí)數(shù)，求出相應(yīng)的反應(yīng)速率常數(shù)，再用阿侖尼烏斯定律求出活化能Ea和藥品貯存溫度的速率常數(shù)，進(jìn)而按相應(yīng)級(jí)數(shù)的反應(yīng)計(jì)算藥物降解10%的時(shí)間，即有效期（t0.9）。,第三章 化學(xué)動(dòng)力學(xué),一、藥物穩(wěn)定性試驗(yàn)的應(yīng)用,實(shí)例解析 實(shí)例3-11：某藥物溶液的分解為一級(jí)反應(yīng)。在50、60、70和8

53、0測(cè)得其反應(yīng)速率常數(shù)分別為7.0810-4h1、1.07103h1、3.55103h1和0.00641 h1。計(jì)算此反應(yīng)的活化能和此藥物在25下的有效期（t0.9）。 解析：以lnk-1/T進(jìn)行線性擬合得：lnk= 8.89103/T +20.12，R20.9632 Ea8.3148.89103 73.9（kJ/mol） 當(dāng)T =298K時(shí)，由線性方程得 k298 = 6.1510-5（h1） 一級(jí)反應(yīng) c=c0ekt =0.9c0 t0.9= ln0.9 /k298 = 1712（h）= 71（天）,第三章 化學(xué)動(dòng)力學(xué),第八節(jié) 化學(xué)動(dòng)力學(xué)在藥學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用,二、藥物溶出釋放試驗(yàn)的應(yīng)用,進(jìn)行藥

54、物溶出釋放速率試驗(yàn)，系測(cè)定一系列時(shí)間的累積溶出釋放百分率（F(t)），并用相關(guān)模型描述，這對(duì)藥品溶出度、釋放度的質(zhì)量控制和緩釋、控釋制劑的設(shè)計(jì)具有重要意義。,第八節(jié) 化學(xué)動(dòng)力學(xué)在藥學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用,藥物累積溶出釋放百分率對(duì)時(shí)間曲線,常用的試驗(yàn)?zāi)Ｐ停?零級(jí)釋藥模型 F(t)= k0t 式中， k0為零級(jí)速率常數(shù)。 一級(jí)釋藥模型 F(t)=1 ek1 t 式中，k1為一級(jí)速率常數(shù)。 希古氏（Higuchi）模型 F(t)=kHt1/2 式中，kH稱為Higuchi系數(shù)。 威布爾（Weibull）模型 式中，t為時(shí)間；為形狀參數(shù)，表示曲線形狀特征，=1時(shí)，Weibull函數(shù)是普通的指數(shù)函數(shù)；為尺度參數(shù)

55、，表示時(shí)間的尺度；t0為位置參數(shù)，表示時(shí)間延滯，簡(jiǎn)稱時(shí)滯。 在溶出釋放試驗(yàn)中，對(duì)累積溶出釋放百分率按試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行曲線方程的擬合，求出T0.50（藥物溶出釋放50%的時(shí)間)和Td（藥物溶出釋放63.2%的時(shí)間）等溶出釋放參數(shù)，用來(lái)評(píng)價(jià)藥物的溶出釋放特性。,二、藥物溶出釋放試驗(yàn)的應(yīng)用,第八節(jié) 化學(xué)動(dòng)力學(xué)在藥學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用,實(shí)例解析 實(shí)例3-12：某片劑溶出試驗(yàn)的累積溶出百分率F(t)結(jié)果如下： t(h) 1 2 3 4 6 8 12 18 24 36 48 F(t) (%) 0.72 2.64 5.40 8.74 16.46 24.70 40.48 59.64 73.10 88.22 100 計(jì)算

56、：(1)試按一級(jí)釋藥模型擬合，并計(jì)算T0.50和Td參數(shù)；(2)如用Weibull模型擬合，結(jié)果為： ，試計(jì)算T0.50和Td參數(shù)。 解析：(1)一級(jí)釋藥模型方程：F(t)=1 ek1 t 進(jìn)行l(wèi)n1 F(t)-t線性擬合： ln1 F(t)0.0547t，R2= 0.9695k10.0547 (h1) T0.50ln(1 0.5)/ k1=12.67 (h) Tdln(1 0.632)/ k1=18.28 (h) (2)由Weibull模型擬合方程，1.41，9.36 h ，t00.43 h 由Weibull公式變換為：t = explnln(1/(1-F(t)+ln/+ t0 當(dāng)F(t)0

57、.50時(shí)，T0.5015.35 (h)；當(dāng)F(t)0.632時(shí)，Td =19.78 (h),二、藥物溶出釋放試驗(yàn)的應(yīng)用,第八節(jié) 化學(xué)動(dòng)力學(xué)在藥學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用,藥物動(dòng)力學(xué)系用化學(xué)動(dòng)力學(xué)原理，定量地描述藥物體內(nèi)的量時(shí)變化規(guī)律的一門科學(xué)。以靜脈推注給藥(劑量X0)為例，假如藥物的體內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程為一級(jí)速率，藥物注射后立即布及有關(guān)部位，完成分布的過(guò)程可忽略不計(jì)，稱為一室模型，表示為： 血藥濃度的速率方程式 = KC 血藥濃度方程式 C=C0eKt 式中，K為消除速率常數(shù),第八節(jié) 化學(xué)動(dòng)力學(xué)在藥學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用,三、藥物動(dòng)力學(xué)的應(yīng)用,如藥物靜脈注射后立即布及心、肝、腎等血流豐富的組織（濃度為C1），而較難進(jìn)入

58、脂肪、骨骼等血流匱乏的組織（濃度為C2）。因?yàn)楦?、腎是藥物代謝和排泄的主要器官，所以藥物主要由肝、腎消除，這時(shí)將藥物的體內(nèi)過(guò)程表示為二室模型： 血藥濃度速率方程式 式中，kel為消除速率常數(shù)，k12、k21為室間轉(zhuǎn)運(yùn)速率常數(shù)。 血藥濃度方程為 其中，,三、藥物動(dòng)力學(xué)的應(yīng)用,第八節(jié) 化學(xué)動(dòng)力學(xué)在藥學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用,由于藥物的代謝、腎小管排泄和膽汁分泌均涉及酶和載體系統(tǒng)，這些系統(tǒng)對(duì)有些藥物的消除有特異性，并且有容量限制。故這類藥物在體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)需用米氏方程來(lái)描述： 式中， 指血藥濃度下降速率，m為過(guò)程最大速率（藥動(dòng)學(xué)中常用Vm表示），單位為濃度時(shí)間1；KM為米氏常數(shù)。 在血藥濃度較低（KMC）時(shí)，藥物消除速率與濃度成正比（ ），表現(xiàn)為一級(jí)過(guò)程；當(dāng)血藥濃度進(jìn)一步增大，達(dá)到一定濃度（CKM）后，消除速率接近于m而恒定，與濃度無(wú)關(guān)，為零級(jí)過(guò)程。,三、藥物動(dòng)力學(xué)的應(yīng)用,第八節(jié) 化學(xué)動(dòng)力學(xué)在藥學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用,實(shí)例解析 實(shí)例3-13：某男性患者靜脈推注氨芐青霉素600mg，在1、2、3、5、8h測(cè)得血藥濃度分別為：37、21.5、12.5、4.5