›
›

Bài giảng Hóa lý - Chương 3: Động hóa học - Nguyễn Trọng Tăng

pptx 161 trang hapham 1250
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Hóa lý - Chương 3: Động hóa học - Nguyễn Trọng Tăng", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pptxbai_giang_hoa_ly_chuong_3_dong_hoa_hoc_nguyen_trong_tang.pptx

Nội dung text: Bài giảng Hóa lý - Chương 3: Động hóa học - Nguyễn Trọng Tăng

  1. CHƯƠNG 3 ĐỘNG HÓA HỌC 1
  2. Nội dung 3.1. Một số khái niệm cơ bản 3.2. Định luật tác dụng khối lượng 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.4. Động học phản ứng Phức tạp 3.5. Phương pháp xác định tốc độ - bậc phản ứng 3.6. Ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ phản ứng 3.7. Thuyết nghiên cứu động học 3.8. Xúc tác 2
  3. 3.1. Một số khái niệm cơ bản 3.1.1. Tốc độ phản ứng Định nghĩa Được xác định bởi biến thiên của lượng chất bất kỳ (chất tham gia hay sản phẩm) trong một đơn vị thể tích và sau một đơn vị thời gian. 3
  4. 3.1. Một số khái niệm cơ bản 3.1.1. Tốc độ phản ứng Biểu thức 1 dN W =  i V dt 4 Dấu
  5. 3.1. Khái niệm cơ bản 3.1.1. Tốc độ phản ứng Dấu ➢ “+” nếu i là một trong các sản phẩm. ➢ “–” nếu i là một trong các chất tham gia. 5
  6. 3.1. Khái niệm cơ bản 3.1.1. Tốc độ phản ứng Phản ứng diễn ra trong điều kiện V = const, thì: 1 dN dC W =  i W = i V dt dt V Chưa đề cập đến hệ số tỷ lệ 6
  7. 3.1. Khái niệm cơ bản 3.1.1. Tốc độ phản ứng Khảo sát phản ứng: N2 + 3H2 = 2NH3 dCN 1 dCH 1 dCNH W = − 2 = −  2 =  3 dt 3 dt 2 dt 7
  8. 3.1. Khái niệm cơ bản 3.1.1. Tốc độ phản ứng Trong trường hợp tổng quát: aA + bB = cC + dD dC a dC a dC 1 dC W = − A = −  B = +  C = +  D dt b dt c dt d dt 8
  9. 3.1. Khái niệm cơ bản 3.1.1. Tốc độ phản ứng Bài tập Khảo sát phản ứng: 2A + B → 2C + 3D Biết tốc độ tạo thành chất C trong phản ứng là 1,0 mol.l-1.s-1. 1. Xác định tốc độ tạo thành D và mất đi của A, B? 9
  10. 3.1. Khái niệm cơ bản 3.1.2. Phương trình động học Định nghĩa Phương trình toán học mô tả quan hệ giữa tốc độ với nồng độ (áp suất) của phản ứng. 10
  11. 3.1. Khái niệm cơ bản 3.1.2. Phương trình động học 1 dNi dC W =  W = i Định nghĩa V dt dt Biểu thức tính toán?????? W = f(x,y,z, ) W = f(Ci-Pi, T, ) = k.f(Ci) 11
  12. 3.1. Khái niệm cơ bản 3.1.3. Cơ chế phản ứng Khảo sát phản ứng sau: 2+ + 3+ 4Fe + 4H + O2 = 4Fe + 2H2O 12
  13. 3.1. Khái niệm cơ bản 3.1.3. Cơ chế phản ứng Phản ứng đó trải qua các giai đoạn sau: Fe2+ + O → Fe3+ + O - 2 • 2 - + O2 + H → HO2 • 2+ 3+ − Fe + H O 2 → Fe + HO2 − + HO + H → H2O2 2 • 2+ 3+ - H2O2 + Fe → Fe + OH + OH • Fe2+ + O H → Fe3+ + OH- 2OH- + 2H+ → 2H O 13 2
  14. 3.1. Khái niệm cơ bản 3.1.3. Cơ chế phản ứng ❑ Tổng các giai đoạn mà ở đó diễn ra phản ứng hóa học được gọi là cơ chế phản ứng hóa học, còn từng giai đoạn của phản ứng được gọi là giai đoạn sơ cấp của phản ứng. ❑ Các chất tham gia vào quá trình phản ứng hóa học được gọi là các chất phản ứng. ❑ Các chất được tạo ra trong quá trình chuyển hóa hóa học và không bị tiếp tục biến đổi được gọi là các sản phẩm phản ứng. ❑ Các chất được tạo ra trong một số giai đọan được gọi là các chất trung gian. 14
  15. 3.1. Khái niệm cơ bản 3.1.4. Phương pháp xác định tốc độ phản ứng Xác định Thực nghiệm tốc độ phản ứng 15
  16. 3.1. Khái niệm cơ bản 3.1.4. Phương pháp xác định tốc độ phản ứng Phương pháp Phương pháp Phương hóa học pháp hóa lý 16
  17. 3.1. Khái niệm cơ bản 3.1.4. Phương pháp xác định tốc độ phản ứng Phương pháp hóa học dC W = i dt Xác định nồng độ của tác chất phản ứng (sản phẩm) theo thời gian hoặc áp suất tổng của hệ khí. 17
  18. 3.1. Khái niệm cơ bản 3.1.4. Phương pháp xác định tốc độ phản ứng Phương pháp hóa lý ❑ Độ phóng xạ ❑ Độ quay cực ❑ Khả năng hấp thụ ánh sáng ❑ Độ dẫn điện ❑ Suất điện động của dung dịch 18
  19. 3.2. Định luật tác dụng khối lượng 3.2.1. Định luật tác dụng khối lượng Nội dung Đối với phản ứng đơn giản, tốc độ phản ứng ở mỗi thời điểm tỷ lệ thuận với tích số nồng độ của các chất tham gia phản ứng (với số bậc xác định). 19
  20. 3.2. Định luật tác dụng khối lượng 3.2.1. Định luật tác dụng khối lượng Khảo sát phản ứng: k aA + bB → sản phẩm Theo định luật tác dụng khối lượng PTĐH sẽ được viết là: dC W = i = kCn1Cn2 dt A B 20
  21. 3.2. Định luật tác dụng khối lượng 3.2.1. Định luật tác dụng khối lượng Tóm lại 1 dN dCi Định nghĩa W =  i W = V dt dt Biểu thức W = f(x,y,z, ) W = f(Ci-Pi, T, ) = k.f(Ci) Định luật tác dCi n1 n2 W = = kCA CB (aA + bB = cC + dD) 21 dụng khối lượng dt
  22. 3.2. Định luật tác dụng khối lượng 3.2.2. Phân tử số phản ứng hoá học ✓ Phân tử số là số phân tử tham gia vào một phản ứng sơ cấp. ✓ Người ta phân biệt phản ứng đơn phân tử, lưỡng phân tử và tam phân tử. ✓ Phản ứng đơn phân tử là phản ứng trong đó quá trình cơ bản của nó là sự biến hóa của 1 phân tử. 22
  23. 3.2. Định luật tác dụng khối lượng 3.2.3. Bậc phản ứng Mô hình phản ứng: aA + bB → sản phẩm Tốc độ phản ứng theo định luật tác dụng khối lượng: dC W = − A = kCn1 .Cn 2 dt A B Bậc phản ứng: n = n + n 23 1 2
  24. 3.2. Định luật tác dụng khối lượng 3.2.3. Bậc phản ứng Định nghĩa ➢ Bậc phản ứng của một chất: chính là số mũ của chất đó trong phương trình động học. ➢ Bậc tổng của phản ứng: là tổng các bậc phản ứng của các chất trong phương trình động học. 24
  25. 3.2. Định luật tác dụng khối lượng 3.2.3. Bậc phản ứng Giá trị n PTĐH Bậc dC 0 W = − = k Bậc không dt dC 1 W = − = kC Bậc nhất dt dC 2 W = − = kC .C = kC2 Bậc hai dt 1 2 dC W = − = kC .C 2 = kC2.C = kC3 3 dt 1 2 1 2 Bậc ba 25
  26. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.1. Phản ứng một chiều bậc 1 Mô hình: k A sản phẩm Gọi: ✓ k : hằng số tốc độ phản ứng o ✓ CA : nồng độ A ban đầu ✓ C : nồng độ tại thời điểm t 26 A
  27. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.1. Phản ứng một chiều bậc 1 Ví dụ CH3COCH3 → C2H4 + CO + H2 N2O5 → N2O4 + ½ O2 27
  28. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.1. Phản ứng một chiều bậc 1 Theo định luật tác dụng khối lượng: (T, V = const) dC W = − A = kC dt A 28
  29. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.1. Phản ứng một chiều bậc 1 Phương trình động học của phản ứng bậc 1: C0 ln A = kt CA o -kt CA = CA.e 29
  30. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.1. Phản ứng một chiều bậc 1 CA 0 Biểu diễn đồ thị C A o -kt CA = CA.e 0 C A/2 0 C A/4 0 C A/8 0 C A/16 t1/2 2t1/2 3t1/2 4t1/2 5t1/2 6t1/2 30 thời gian, t
  31. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.1. Phản ứng một chiều bậc 1 lnCA C0 ln A = kt CA tga = -k 0 lnCA = −kt + lnCA 31 t
  32. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.1. Phản ứng một chiều bậc 1 Chu kỳ bán hủy – t1/2 Là thời gian mà nồng độ chất tham gia phản ứng giảm đi một nửa. 32
  33. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.1. Phản ứng một chiều bậc 1 Chu kỳ bán hủy – t1/2 o CA CA = 2 ln2 t = 1/2 k C0 ln A = kt CA 33
  34. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.1. Phản ứng một chiều bậc 1 Ghi chú Hầu như các quá trình phân huỷ chất phóng xạ thành đơn nguyên tử, đơn phân tử và đơn hạt nhân là phản ứng bậc nhất. 34
  35. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.1. Phản ứng một chiều bậc 1 Bài tập 1 Một đồng vị phóng xạ sau 1 giờ phân hủy hết 75%. Xác định: 1. Hằng số tốc độ k? (câu 74) 2. Chu kỳ bán huỷ? (câu 75) 3. Thời gian cần thiết phân huỷ 87,5%? (câu 76) 4. Lượng chất phân hủy sau 15 phút? (câu 77) 35
  36. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.1. Phản ứng một chiều bậc 1 Bài tập 2 Câu hỏi trắc nghiệm 88 – 89 – 90 – 91 – 92 – 93 – 94 – 95 – 96 – 97 36
  37. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.1. Phản ứng một chiều bậc 1 Bài tập 3 Khảo sát phản ứng bậc nhất: N2O5 = N2O4 + ½ O2 Biết hằng số tốc độ bằng 0,002 phút-1, hỏi sau 2 giờ phân huỷ bao nhiêu phần trăm N2O5? 37 ĐS: 21,35%
  38. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.1. Phản ứng một chiều bậc 1 Bài tập 4 Khảo sát phản ứng bậc nhất với sự phân huỷ H2O2. Người ta dùng KMnO4 để chuẩn độ cùng thể tích H2O2 ở các thời điểm khác nhau thì thu được kết quả sau: t, phút 0 10 20 30 VKMnO4, ml 21,6 12,4 7,2 4,1 Xác định k? ĐS: 0,0554 phút-1 38
  39. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.1. Phản ứng một chiều bậc 1 Bài tập 5 Dimetyleter phân hủy theo phản ứng bậc 1 như sau: (CH3)2O (k) → CH4 (k) + CO (k) + H2 (k) Ở 25oC, khi áp suất ban đầu của eter là 0,395 atm thì sau 10 giây áp suất của hỗn hợp là 0,4050 atm. Tính thời gian cần thiết để áp suất hỗn hợp tăng lên gấp đôi so với ban đầu? 39 ĐS: 545 giây
  40. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 Khảo sát hai mô hình cụ thể sau: Dạng 1: 2A → Sản phẩm Dạng 2: A + B → Sản phẩm 40
  41. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 Khảo sát mô hình dạng 1 sau: k 2A sản phẩm Gọi: ✓ k : hằng số tốc độ phản ứng o ✓ CA : nồng độ A ban đầu ✓ C : nồng độ tại thời điểm t 41 A
  42. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 Ví dụ H2 + I2 → 2HI 2HI → H2 + I2 42
  43. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 Theo định luật tác dụng khối lượng: dC W = − A = kC2 dt A 43
  44. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 Phương trình động học của phản ứng bậc 2: 1 1 1 1 − = kt 0 hoặc = 0 + kt CA CA CA CA 44
  45. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 1 Biểu diễn đồ thị CA 1 1 tga = k = 0 + kt CA CA t 45
  46. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 Chu kỳ bán hủy – t1/2: 1 t1 2 = 0 kCA 46
  47. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 Bài tập 6 Khảo sát phản ứng bậc hai có nồng độ như nhau (mô hình 2A → sản phẩm), sau 10 phút xảy ra hết 25% lượng ban đầu. Xác định chu kỳ bán huỷ của phản ứng? (câu 78) 47
  48. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 Bài tập 7 Phản ứng bậc 2 đơn giản dạng 2A → sản phẩm có thời gian phản ứng hết 40% lượng chất là 10 phút. Thời gian để phản ứng hết 60% lượng chất? 48
  49. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 Bài tập 8 Khảo sát phản ứng bậc hai (mô hình 2A → sản phẩm) thu được kết quả thực nghiệm theo bảng sau: t (phút) 5 10 15 20 25 CA (mol/l) 0,11 0,073 0,0525 0,042 0,035 Xác định k và viết phương trình động học phản ứng trên? 49
  50. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 1 1 Từ = 0 + kt Biểu diễn đồ thị CA CA 1 C A Kết quả tga = k k = 0,9814 l/mol.phút 50 t
  51. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 Khảo sát mô hình dạng 2 sau: k A + B sản phẩm Gọi: ✓ k : hằng số tốc độ phản ứng o o o o ✓ CA , CB : nồng độ A, B ban đầu (CA CB ) ✓ C , C : nồng độ A, B tại thời điểm t 51 A B
  52. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 Phản ứng: A + B sản phẩm o o Ban đầu CA CB Thời điểm t CA CB Ta luôn luôn có: o o CB – CA = CB – CA = q 52
  53. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 Theo định luật tác dụng khối lượng: dC W = − A = kC C dt A B 53
  54. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 dC W = − A = kC C dt A B dC A = −kdt CA (CA + q) 1 1 1 − dCA = −kdt 54 q CA CA + q
  55. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 1 1 1 − dC A = −kdt q CA CA + q 0 1 CA .CB 0 0 ln 0 = kt CB − CA CB.CA 0 CB 0 0 CB ln = (CB − CA )kt + ln 0 55 CA CA
  56. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 0 CB 0 0 CB ln = (CB − CA )kt + ln 0 CA CA C ln B Phương trình cho thấy: trường hợp này C phụ thuộc A 0 0 tuyến tính vào thời gian, hệ số góc của đường thẳng là ( C B − C A ) k C0 và cắt trục tung tại ln B . C0 56 A
  57. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 Chu kỳ bán hủy – t1/2: Phản ứng: A + B sản phẩm o o Ban đầu CA CB o Phản ứng x x CA = CA – x o CB = CB – x Thời điểm t CA CB 57
  58. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 Chu kỳ bán hủy – t1/2: 0 1 CA .CB 0 0 ln 0 = kt CB − CA CB.CA 0 o 1 CA .(CB − x) 0 0 ln 0 o = kt 58 CB − CA CB.(CA − x)
  59. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 Chu kỳ bán hủy – t1/2: 0 o 1 CA .(CB − x) 0 0 ln 0 o = kt CB − CA CB.(CA − x) o x = CA /2 o o 1 2CB − CA t1/ 2 = 0 0 ln o 59 k.(CB − CA ) CB
  60. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 Bài tập 9 Khảo sát phản ứng thuỷ phân acetate ethyl ở 15,8oC trong dung dịch kiềm natri hydroxyd. Biết nồng độ đầu của natri hydroxyd và este lần lượt là 0,02578 mol/l và 0,01211mol/l. Thực nghiệm xác định lượng este và natri hydroxyd đã phản ứng (x, mol/l) theo thời gian t như sau: t, giây 224 377 629 816 x, mol/l 0,00322 0,00477 0,00657 0,00757 Xác định hằng số tốc độ của phản ứng bậc hai trên? 60
  61. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 Bài tập 9 Phản ứng thuỷ phân acetate ethyl: NaOH + CH3COOC2H5 = CH3COONa + C2H5OH (A + B → sản phẩm) Biết: 0 CA = 0,02578 mol / l 0 CB = 0,01211 mol / l 61
  62. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 Bài tập 9 Tính toán theo công thức lý thuyết 0 CB 0 0 CB ln = (CB − CA )kt + ln 0 CA CA 0 CA = CA − x 0 CB = CB − x 1 C0 C 2,303 C0 C0 − x k = ln A B = lg A ( B ) t C0 − C0 C0 C t C0 − C0 C0 C0 − x 62 ( B A ) B A ( B A ) B ( A )
  63. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 Bài tập 9 Kết quả tính toán theo công thức lý thuyết 0 0 t, giây x, mol/l CA − x,mol / l CB − x,mol / l k, l/mol.giây 223 0,00322 0,02256 0,0889 5,74x10-2 377 0,00477 0,02101 0,00734 5,74x10-2 629 0,00657 0,01921 0,00554 5,08x10-2 816 0,00757 0,01821 0,00454 5,68x10-2 63 k = 5,56x10-2 (l/mol.giây )
  64. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.2. Phản ứng một chiều bậc 2 Bài tập 9 Tính toán theo phương pháp thực nghiệm 0 CB 0 0 CB ln = (CB − CA )kt + ln 0 CA CA C ln B CA Kết quả a k = 5,85x10-2 (l/mol.giây ) 64 t
  65. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.3. Phản ứng một chiều bậc 3 Khảo sát 3 mô hình sau: 3A → sản phẩm 2A + B → sản phẩm A + B + C → sản phẩm 65
  66. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.3. Phản ứng một chiều bậc 3 Ví dụ 2NO + O2 → 2NO2 2NO + Cl2 → 2NOCl 2NO + Br2 → 2NOBr 66
  67. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.3. Phản ứng một chiều bậc 3 Biểu thức tốc độ trong ba trường hợp có thể viết: dC W = − A = kC3 dt A dC W = − A = kC2 C dt A B dCA W = − = kCACBCC 67 dt
  68. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.3. Phản ứng một chiều bậc 3 Ta chỉ xét trường hợp đơn giản: 0 0 0 CA = CB = CC Ba phương trình trên trở thành: dC W = − A = kC3 dt A 68
  69. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.3. Phản ứng một chiều bậc 3 Phương trình tốc độ được viết: 1 1 − = 2kt C2 0 2 A (CA ) hay 1 1 − = 2kt 2 0 2 (CA − x) (CA ) 69
  70. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.3. Phản ứng một chiều bậc 3 Chu kỳ bán hủy – t1/2: 3 t1/2 = 0 2 2k(CA ) 70
  71. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.4. Phản ứng một chiều bậc n Trường hợp tổng quát bậc n, đơn giản các nồng độ đầu bằng nhau, PTĐH có dạng: dC n W = − i = k(C ) dt i 71
  72. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.4. Phản ứng một chiều bậc n Phương trình động học tường minh: (n 1) 1 1 − = (n -1)k.t n-1 0 n-1 (Ci ) (Ci ) 72
  73. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.4. Phản ứng một chiều bậc n Chu kỳ bán hủy – t1/2: 2n-1 -1 t = 1/2 0 n-1 k n (Ci ) (n −1) 73
  74. 3.3. Động học phản ứng đơn giản 3.3.5. Phản ứng một chiều bậc 0 dC PTĐH có dạng: W = − = k dt Phản ứng này có vận tốc phản ứng không phụ thuộc vào nồng độ chất tham gia phản ứng, mà phụ thuộc vào k, tức là phụ thuộc vào một số yếu tố như: nhiệt độ, chất xúc tác, bề mặt tiếp xúc hai pha, lượng ánh sáng 74
  75. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.1. Mở đầu Phản ứng thuận nghịch Phản ứng song song Phản ứng Phản ứng Phản ứng phức tạp nối tiếp dây chuyền 75
  76. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.2. Phản ứng thuận nghịch Định nghĩa Là phản ứng diễn ra theo hai chiều ngược nhau, các chất phản ứng tương tác với nhau tạo ra sản phẩm (phản ứng thuận) đồng thời các chất sản phẩm lại phản ứng với nhau tạo trở lại chất ban đầu (phản ứng nghịch). 76
  77. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.2. Phản ứng thuận nghịch Phản ứng thuận nghịch bậc nhất Khảo sát mô hình phản ứng sau: o o t = 0 CA CB Phản ứng x x o o 77 Thời điểm t CA= CA –x CB= CB + x
  78. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.2. Phản ứng thuận nghịch Phản ứng thuận nghịch bậc nhất Phương trình tốc độ được viết: dC W = − A = kC − k'C dt A B o CA = CA – x o CB = CB + x 78 Thay CA và CB vào phương trình.
  79. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.2. Phản ứng thuận nghịch Phản ứng thuận nghịch bậc nhất dx = k(C0 − x)− k' (C0 + x)= (kC0 − k'C0 )− (k + k' )x dt A B A B o ' o (kCA − k CB ) − (k + k' )x ' ln o ' o = −(k + k )t (kCA − k CB ) o ' o (kC − k C ) − (k + k' )x ' A B = e−(k+k )t 79 Hay o ' o (kCA − k CB )
  80. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.2. Phản ứng thuận nghịch Phản ứng thuận nghịch bậc nhất o o t = 0 CA CB Phản ứng x x o o Thời điểm t CA= CA –x CB= CB + x 80 o o Cân bằng: CA – xCB CB + xCB
  81. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.2. Phản ứng thuận nghịch Phản ứng thuận nghịch bậc nhất Hằng số cân bằng K: o k CB + xCB K = = o k' CA − xCB 81
  82. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.2. Phản ứng thuận nghịch Phản ứng thuận nghịch bậc nhất o ' o o k CB + xCB (kC A − k CB ) − (k + k' )x ' K = = ln = −(k + k )t o o ' o k' CA − xCB (kC A − k CB ) PTĐH theo nồng độ cân bằng: x − x ln CB = −(k + k' )t 82 xCB
  83. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.2. Phản ứng thuận nghịch Bài tập 10 Khảo sát phản ứng: Các hằng số tốc độ k = 300 s-1 và k’ = 100 s-1. Ở thời điểm t = 0 chỉ có chất A mà không có B. Hỏi trong bao lâu thì một nửa A biến thành B? 83
  84. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.2. Phản ứng thuận nghịch Bài tập 11 Khảo sát phản ứng: Ở thời điểm t = 0 có chất [A] = 0,05M mà không có B và tại điểm cân bằng có [A] = 0,01M. Xác định k/k’? 84
  85. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.2. Phản ứng thuận nghịch Bài tập 12 Khảo sát phản ứng: Ở thời điểm t = 0 có chất [A] = 0,8M; [B] = 0,3M và k = 0,2giây-1; -1 k’ = 0,4giây . Xác định xCB và k = k+k’)? 85
  86. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.2. Phản ứng thuận nghịch Bài tập 13 Khảo sát phản ứng với các số liệu dưới đây: t, s 0 45 90 225 270 360 495 675 %B 0 10.8 18.9 37.7 41.8 49.3 56.5 62.7 70 Tính K, k và k’? 86
  87. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.2. Phản ứng thuận nghịch Phản ứng thuận nghịch bậc hai Khảo sát mô hình 1 phản ứng sau: k A B + C k' t = 0 Co 0 0 Phản ứng x x x Thời điểm t C – x x x 87 o
  88. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.2. Phản ứng thuận nghịch Phản ứng thuận nghịch bậc hai Phương trình tốc độ được viết: dC W = − A = kC − k'C C dt A B C CA = Co – x CB = CC = x 88 Thay CHI; CH2 và CI2 vào phương trình.
  89. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.2. Phản ứng thuận nghịch Phản ứng thuận nghịch bậc hai dx = k(C − x) − k'.(x)2 dt o Lấy tích phân có PTĐH tường minh 89
  90. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.2. Phản ứng thuận nghịch Phản ứng thuận nghịch bậc hai Khảo sát mô hình 2 phản ứng sau: k 2A B + C k' t = 0 Co 0 0 Phản ứng x x/2 x/2 Thời điểm t C – x x/2 x/2 90 o
  91. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.2. Phản ứng thuận nghịch Phản ứng thuận nghịch bậc hai Phương trình tốc độ được viết: dC W = − A = k(C )2 − k'C C dt A B C CA = Co – x CB = CC = x/2 91 Thay CB; CC vào phương trình.
  92. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.2. Phản ứng thuận nghịch Phản ứng thuận nghịch bậc hai 2 dx 2 x = k(Co − x) − k'. dt 2 Lấy tích phân có PTĐH tường minh 92
  93. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Định nghĩa Phản ứng song song là phản ứng khi từ một chất hay một số các chất ban đầu phản ứng theo hai hay nhiều hướng khác nhau. 93
  94. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song Bậc nhất Bậc hai Bậc trộn lẫn 94
  95. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song bậc 1 Là phản ứng từ một chất ban đầu phản ứng theo hai hướng khác nhau, các phản ứng này diễn ra đồng thời, độc lập nhau và bậc 1. 95
  96. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song bậc 1 Ví dụ k C2H4 + H2O C H OH 2 5 k’ CH3CHO + H2 k KCl + O2 KClO3 k’ KClO4 + KCl k RR’ + CO RR’CO 96 k’ R’CO + R
  97. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song bậc 1 Khảo sát mô hình phản ứng sau: k B A k’ C 97
  98. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song bậc 1 Phương trình tốc độ phản ứng hai chiều: dC B = kC (1) dt A dC C = k'C (2) dt A 98
  99. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song bậc 1 Phương trình tốc độ tổng của cả phản ứng: dC dC dC − A = B + C = (k + k' )C (3) dt dt dt A 99
  100. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song bậc 1 Phương trình tốc độ tường minh: Co ln A = (k + k' )t (4) CA o −(k+k')t CA = CA .e (5) 10 0
  101. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song bậc 1 Xác định CB, CC: 0 CB vật chất CCCCAABC= + + C k' (1) và (2) C = CB k 10 (5) o −(k+k')t CA = CA .e 1
  102. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song bậc 1 0−+ (k k ') t CAA= C e k Kết quả: C=− C0(1 e−+ (k k ') t ) BAkk+ ' k ' C=− C0(1 e−+ (k k ') t ) 10 CAkk+ ' 2
  103. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song bậc 1 Xác định k và k’: Co ln A = (k + k' )t CA C k' C = CB k 10 3 Giải hệ phương trình trên tìm được tốc độ phản ứng k & k’.
  104. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song bậc 1 Nhận xét Khi hằng số tốc độ k và k’ khác nhau rất nhiều thì phản ứng chính là phản ứng có tốc độ lớn nhất hoặc phản ứng tạo sản phẩm quan trọng nhất. 10 4
  105. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song bậc 1 Chu kỳ bán huỷ ln 2 t = 1/ 2 kk+ ' 10 1055
  106. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song bậc 2 Khảo sát mô hình phản ứng: k D A + B k’ E 10 6
  107. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song bậc 2 Ví dụ NaCl + ½ C2N2 Na + ClCN NaCN + ½ Cl2 C4H10 2C2H5 2CH + C H 10 4 2 2 7
  108. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song bậc 2 Phương trình tốc độ: dC D = kC .C (1) dt A B dCE 10 = k'CA .CB (2) dt 8
  109. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song bậc 2 Phương trình tốc độ tổng quá trình: dCA dCB dCD dCE − = − = + = (k + k' ).CA .CB (3) dt dt dt dt 10 9
  110. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song bậc 2 Phương trình tốc độ tường minh: o 1 CB.CA (k + k' ) = o o ln o (4) t.(CA − CB ) CA .CB 11 0
  111. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song bậc 2 Xác định k và k’: C k' Từ (1) và (2) ta có: E = CD k 1 Co .C (k + k' ) = ln B A Kết hợp (4) o o o t.(CA − CB ) CA .CB 11 Giải hệ phương trình của hai phương trình trên suy ra k và k’. 1
  112. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song bậc trộn lẫn Khảo sát mô hình phản ứng: k A C k' A + B D 11 2
  113. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song bậc trộn lẫn Phương trình tốc độ: dC − B = k'.C .C (1) dt A B dC − A = k.C + k'.C .C (2) dt A A B 113
  114. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song bậc trộn lẫn Lấy (2) chia (1) ta được: dC k 1 A = 1+ . dCB (3) dt k' CB 114
  115. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song bậc trộn lẫn Phương trình tốc độ tường minh: o o k CB CA = CA − CB + CB + .ln o (4) k' CB 115
  116. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song bậc trộn lẫn Thay (4) và (1) ta được: dC k C − B = k'C Co − Co + C + .ln B B A B B o (5) dt k' CB 116
  117. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Phản ứng song song bậc trộn lẫn Xác định k và k’ 117
  118. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.3. Phản ứng song song Bài tập 14 Phản ứng song song tiến hành theo sơ đồ sau: k B A k’ C Xác định các hằng số k và k’, biết rằng trong hỗn hợp các sản phẩm phản ứng có 35% chất B, còn nồng độ chất A giảm đi một nửa sau 410 giây. -3 -1 -3 -1 118 ĐS:. 0,59.10 giây và 1,09.10 giây
  119. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.4. Phản ứng nối tiếp Định nghĩa Phản ứng nối tiếp là phản ứng tạo sản phẩm cuối không phải trực tiếp từ chất tham gia phản ứng đầu mà phải qua các giai đoạn tạo ra một số sản phẩm trung gian không bền. 119
  120. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.4. Phản ứng nối tiếp Cho sơ đồ phản ứng đơn giản: A ⎯⎯k→B ⎯ ⎯k'→C 0 Tại t = 0 thì nồng độ của chất A là C A; còn chất B và C là : CB = CC = 0. Theo điều kiện cân bằng vật chất, ở mọi thời điểm luôn có hệ thức: 0 C A = CA + CB + CC 120
  121. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.4. Phản ứng nối tiếp Từ sơ đồ phản ứng trên ta có thể viết: − dC A = kC (1) dt A dC + B = kC − k’C (2) dt A B kC + C = k' C (2’) dt B 12 1
  122. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.4. Phản ứng nối tiếp 0 − kt (1) CA = CA e (*) Thay (*) vào (2) ta được: dCB = 0 . −kt − dt kCA e k'CB dCB + = 0 . −kt (3) 12 dt k'CB kCA e 2
  123. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.4. Phản ứng nối tiếp Giải phương trình (3) ta được nghiệm là: k 0 −kt −k't = x ( − ) CB k'−k CA e e −kt −k't 0 k'. k. C → = 1− e + e B CC CA k'−k k'−k 12 3
  124. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.4. Phản ứng nối tiếp Khảo sát sự biến thiên nồng độ các chất đầu A, chất trung gian B và sản phẩm cuối C. Ta tình được: k1 ln k2 tmax = k1 − k 2 k2 k k1-k2 12 C = C0 2 Bmax A 4 k1
  125. 3.4. Động học phản ứng phức tạp 3.4.4. Phản ứng nối tiếp Bài tập 15 Khảo sát phản ứng nối tiếp tiến hành theo sơ đồ sau: A ⎯⎯k→B⎯ ⎯k'→C Nồng độ chất B đạt cực đại sau 103 giây, còn nồng độ chất A giảm đi một nửa sau 160 giây. Xác định k và k’? ĐS: 4,3.10-3 giây-1 và 4,1.10-3 giây-1 125
  126. 3.5. Phương pháp xác định W-bậc phản ứng 3.5.1. Đo tốc độ phản ứng Phương pháp đo Phương pháp Phương pháp Hoá học Hóa lý dC W = i Thông số hóa lý 126 dt
  127. 3.5. Phương pháp xác định W-bậc phản ứng 3.5.1. Đo tốc độ phản ứng Thông số hóa lý ✓ Đo áp suất, nếu trong hệ có sự biến đổi số phần tử trong quá trình phản ứng ✓ Đo thể tích, nếu phản ứng trong pha lỏng có thể tạo ra một khí nào đó, dựa theo sự biến đổi thể tích của khí thoát ra có thể xác định được tốc độ phản ứng. ✓ Đo sự quay cực quang học, nếu trong phản ứng có sự tham gia của chất hoạt động quang học 127
  128. 3.5. Phương pháp xác định W-bậc phản ứng 3.5.2. Xác định bậc phản ứng Phương pháp tốc độ dạng cơ bản: dC W = − i = kCn1 Cn 2 Cn m dt 1 2 m Bậc phản ứng: n = n1 + n2 + + nm ➢ Phản ứng đơn giản: ni = phân tử số phản ứng ➢ Phản ứng phức tạp: ni : tính toán thực nghiệm 128
  129. 3.5. Phương pháp xác định W-bậc phản ứng 3.5.2. Xác định bậc phản ứng Phương pháp xác định Phương pháp Phương pháp Phương pháp vi phân (cô lập) tích phân (thế) chuyển hóa Phương pháp Van’t Hoff 129 Phương pháp nồng độ đầu
  130. 3.5. Phương pháp xác định W-bậc phản ứng 3.5.2. Xác định bậc phản ứng Phương pháp vi phân dC W = − i = k'Cn1 Cn 2 dt A B o CB >> CA → CB CB → k’CB = k dC W = − i = kC dt A β là bậc của chất phản ứng có mặt với nồng độ rất nhỏ hay có thể là bậc chung của phản ứng. 130
  131. 3.5. Phương pháp xác định W-bậc phản ứng 3.5.2. Xác định bậc phản ứng Phương pháp Van’t Hoff: dC W = − A = kCβ dt A Lấy LOGARIT hai vế lnW = lnk + βlnCA t1 → W1, CA1 131 Khảo sát hai thời điểm t1, t2 t2 → W2 , CA2
  132. 3.5. Phương pháp xác định W-bậc phản ứng 3.5.2. Xác định bậc phản ứng Phương pháp Van’t Hoff: t1 : lnW1 = lnk + βlnCA1 t2 : lnW2 = lnk + βlnCA2 Bậc phản ứng β được xác định bằng phương pháp đại số như sau: W ln 1 W β = 2 C ln A1 CA2 132
  133. 3.5. Phương pháp xác định W-bậc phản ứng 3.5.2. Xác định bậc phản ứng Phương pháp nồng độ đầu α β W = kA 0B0 Chọn Bo như nhau, thay đổi A B , A ’ W ' = kA 'αBβ ln W ' /W '' o o 0 0 0 α = ( 0 0 ) ' '' B , A ’’ '' ''α β ln(A 0 /A 0 ) o o W0 = kA 0 B0 133 Tương tự xác định bậc 
  134. 3.4. Phương pháp xác định W-bậc phản ứng 3.5.2. Xác định bậc phản ứng Câu 101, 102, 103 Bài tập 16 Xét phản ứng: A + B = C và thu được kết quả sau: Số TN o (M) o (M) W . (M.phút-1) CA CB o 1 0,1 0,1 2,0.10-3 2 0,2 0,2 8,0.10-3 3 0,1 0,2 8,0.10-3 a. Bậc phản ứng đối với A và B.; Hằng số tốc độ phản ứng? b. Tính W khi Co = Co = 0,5M? 134 A B
  135. 3.5. Phương pháp xác định W-bậc phản ứng 3.5.2. Xác định bậc phản ứng Phương pháp tích phân (thế) Giả sử phản ứng bậc n C0 Bậc 1 ln A = kt CA 1 1 − = kt Bậc 2 0 Thay giá trị thực nghiệm CA CA vào PTTĐ tương ứng 1 1 − = 2kt Bậc 3 C2 0 2 A (CA ) Tính ki ở các giá trị trên 135 ki không đổi → phù hợp bậc và PTTĐ
  136. 3.5. Phương pháp xác định W-bậc phản ứng 3.5.2. Xác định bậc phản ứng Bài tập 17 Các kết quả sau đây thu được khi tiến hành phân hủy ammoniac trên bề mặt tungsten đun nóng Áp suất đầu, mmHg 65 105 150 185 t1/2 , s 290 111 54 36 Xác định giá trị hằng số tốc độ của phản ứng trên? ĐS:. 1,224.10-6 136
  137. 3.5. Phương pháp xác định W-bậc phản ứng 3.5.2. Xác định bậc phản ứng Bài tập 18 Trong quá trình thủy phân nitrat metyl trong dung dịch nước, người ta thu được kết quả như sau: Thời gian phản ứng, phút 250 500 750 % ester phân hủy 16,60 30,34 41,75 Xác định hằng số tốc độ của phản ứng trên? ĐS: 7,23.10-4 phút-1 137
  138. 3.5. Phương pháp xác định W-bậc phản ứng 3.5.2. Xác định bậc phản ứng Bài tập 19 Thời gian bán hủy trong quá trình phân hủy nhiệt N2O lần lượt là 255 giây và 212 giây khi áp suất đầu là 290mmHg và 360mmHg. Xác định bậc n và k của phản ứng phân hủy trên? ĐS: n = 2; k = 1,33.10-5 giây-1.mmHg-1. 138
  139. 3.5. Phương pháp xác định W-bậc phản ứng 3.5.2. Xác định bậc phản ứng Bài tập 20 Khảo sát sự phân huỷ aceton: CH3COCH3 → C2H4 + H2 + CO Theo thời gian phản ứng, áp suất chung của hệ đo được như sau: t, phút 0 6,5 13 19,9 P, mmHg 312 408 488 562 Xác định bậc và tính hằng số tốc độ của phản ứng trên? ĐS: 2,56.10-2 phút-1 139
  140. 3.5. Phương pháp xác định W-bậc phản ứng 3.5.2. Xác định bậc phản ứng Phương pháp chuyển hóa 1/q PTĐH có dạng dC - i = kCn dt i Lấy tích phân n 1 1 1 1 − = k t n -1 Cn-1 Cn-1 n 140 i 0i
  141. 3.5. Phương pháp xác định W-bậc phản ứng 3.5.2. Xác định bậc phản ứng Phương pháp chuyển hóa 1/q Gọi t1/q là thời điểm chuyển hóa 1/q chất tham gia phản ứng, tức là: C C = C - 0i i 0i q Thay vào PT trên, ta được: n−1 1 q C1−n −1 = k t 0i n −1 q -1 n 1/q 141
  142. 3.5. Phương pháp xác định W-bậc phản ứng 3.5.2. Xác định bậc phản ứng Phương pháp chuyển hóa 1/q Lấy LOGARIT hai vế PT trên, ta có: lnt1/q = lnQ + (1-n)lnC0i Xây dựng thưc nghiệm từ phương trình tuyến tính trên,Ta thu được hệ số góc đường thẳng (1-n). Khi 1/q = ½ → t = t1/2: chu kỳ bán huỷ 2n−1 −1 lnt = ln + (1− n)lnC 1/ 2 k (n −1) 0i 142 n
  143. 3.5. Phương pháp xác định W-bậc phản ứng 3.5.2. Xác định bậc phản ứng Bài tập 21 Khảo sát phản ứng sau: 2C2H5OH + 2Br2 → CH3COOC2H5 + 4HBr Người ta làm hai thí nghiệm với kết quả sau: TN [Br], M t, giờ 1 4,24.10-3 0 2,12.10-3 11,1 2 8,14.10-3 0 4,07.10-3 12,5 143 Xác định bậc phản ứng khi có dư rượu?
  144. 3.5. Phương pháp xác định W-bậc phản ứng 3.5.2. Xác định bậc phản ứng Bài tập 22 Khảo sát phản ứng sau: A → B Khi nồng độ đầu của A thay đổi từ 0,51M đến 1,03M thì thời gian nửa phản ứng thay đổi từ 150 giây đến 75 giây ở 25oC. Xác định bậc phản ứng và tính k? 144
  145. 3.6. Ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ phản ứng 3.6.1. Mở đầu ✓ Hầu hết vận tốc của các phản ứng hóa học đều tăng theo nhiệt độ, lý do là khi tăng nhiệt độ làm số tiểu phân hoạt động tăng lên. ✓ Một số phản ứng khác thì bị chậm lại khi nhiệt độ tăng lên. ✓ Loại thứ ba lúc đầu thì vận tốc phản ứng tăng theo nhiệt độ nhưng khi nhiệt độ đạt đến một giới hạn nhất định thì vận tốc phản ứng lại giảm dần. 145
  146. 3.6. Ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ phản ứng 3.6.2. Quy tắc thực nghiệm Van’t Hoff Thực nghiệm cho thấy đa số các phản ứng có vận tốc tăng từ 2 đến 4 lần khi nhiệt độ tăng thêm 100C: k (T+n.10) = n Với  = 2  4 k T Trong đó: γ : hệ số nhiệt độ của tốc độ phản ứng 146 KT, kT+10: hằng số tốc độ phản ứng ở nhiệt độ T và T + 10
  147. 3.6. Ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ phản ứng 3.6.2. Quy tắc thực nghiệm Van’t Hoff Bài tập 23 Phản ứng phân hủy một hợp chất hữu cơ có hằng số tốc độ ở 100C và ở 600C lần lượt là 1,08.10-4 phút -1 và 5,484.10-2 phút -1. Xác định hệ số nhiệt độ của tốc độ phản ứng? ĐS: 3,48 147
  148. 3.6. Ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ phản ứng 3.6.3. Phương trình Arrhenius Năm 1889, Arrhenius người Thụy Điển đã đưa ra phương trình thực nghiệm: Ea dlnk Ea − = RT 2 hay k = k e dT RT 0 k : hằng số tốc độ phản ứng Ea: năng lượng hoạt hóa 148
  149. 3.6. Ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ phản ứng 3.6.3. Phương trình Arrhenius Hằng số khí lý tưởng R R = 8,314.107 erg/mol.độ = 8,314 J/mol.độ = 62.400 mmHg/mol.độ = 0,082 atm.lít/mol.độ = 1,987 cal/mol.độ 149
  150. 3.6. Ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ phản ứng 3.6.3. Phương trình Arrhenius dln k E Lấy tích phân phương trình a từ nhiệt độ T đến T ta = 2 1 2 được: dT RT k T E 1 1 ln 2 = − a − k R T T T1 2 1 k T ,k T Nếu biết các hằng số vận tốc 1 2 ở hai nhiệt độ T1, T2 thì ta có thể xác định được năng lượng hoạt hóa Ea. 150
  151. 3.6. Ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ phản ứng 3.6.3. Phương trình Arrhenius Bài tập 24 Năng lượng hoạt hóa của phản ứng là bao nhiêu để tốc độ phản ứng tăng lên 3 lần khi tăng nhiệt độ lên 10 độ tại 300K? ĐS: Ea = 20,3 (Kcal) 151
  152. 3.6. Ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ phản ứng 3.6.3. Phương trình Arrhenius BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM 98 - 99 - 100 - 104 - 105 - 106 - 107 152
  153. 3.7. Xúc tác 3.7.1. Khái niệm Chất xúc tác là chất tham gia vào một giai đoạn của phản ứng và làm thay đổi vận tốc của phản ứng nhưng sau đó lại được phục hồi và tách ra khỏi sản phẩm của phản ứng mà không bị biến đổi cả về tính chất hóa học cũng như về lượng. 153
  154. 3.7. Xúc tác 3.7.1. Khái niệm Chất xúc tác ✓ Chất xúc tác làm tăng vận tốc của phản ứng thường gọi là chất xúc tác dương hay gọi chung chất xúc tác ✓ Các chất làm giảm vận tốc của phản ứng gọi chất xúc tác âm hay là chất ức chế. 154
  155. 3.7. Xúc tác 3.7.2. Phân loại Phân loại XT dị thể XT đồng thể XT men 155
  156. 3.7. Xúc tác 3.7.2. Phân loại ✓ Xúc tác đồng thể: chất xúc tác có cùng pha với các chất tham gia phản ứng như axit, bazơ, muối của các kim loại chuyển tiếp ✓ Xúc tác dị thể: chất xúc tác khác pha với các chất tham gia phản ứng, chất xúc tác dị thể như kim loại chuyển tiếp, zeolite, oxít ✓ Xúc tác men: Tác nhân gây xúc tác là những vi sinh vật, người ta gọi nó là enzym. 156
  157. 3.7. Xúc tác 3.7.3. Tính chất ➢ Không làm thay đổi nhiệt động ➢ Chất xúc tác chỉ làm tăng vận tốc của phản ứng có G < 0 ➢ Làm giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng ➢ Chất xúc tác không làm thay đổi cân bằng của phản ứng nhưng làm cho cân bằng đạt được nhanh hơn. ➢ Xúc tác có tính chọn lọc → chất xúc tác giúp phản ứng tạo sản phẩm mong muốn 157
  158. 3.7. Xúc tác 3.7.3. Tính chất NLHH khi pư không có XT NLHH khi pư có XT Thế năng Thế NL giải phóng của pư thuận 158 Quá trình pư
  159. 3.7. Xúc tác 3.7.4. Xác tác đồng thể Thuyết hợp chất trung gian (Spitalki-1926) ✓ Chất xúc tác sẽ kết hợp với một số chất tham gia phản ứng tạo ra hợp chất trung gian. ✓ Giai đoạn tạo ra hợp chất trung gian xảy ra rất nhanh và là một quá trình thuận nghịch. Phương trình động học phụ thuộc vào nồng độ hợp chất trung gian. 159
  160. 3.7. Xúc tác 3.7.5. Xác tác dị thể Khuếch Quá trình xúc tác dị thể qua tán các giai đoạn Hấp phụ Phản Chuyển chất ứng Giải Bề mặt hấp 160
  161. 3.7. Xúc tác 3.7.5. Xác tác dị thể Tầm quan trọng của xúc tác ✓ Sản xuất trong công nghiệp ✓ Bảo vệ môi trường 161