SLIDE BÀI GIẢNG MÔN HÓA ĐẠI CƯƠNG DÀNH CHO AE ,BAO GỒM TOÀN BỘ NHỮNG LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ MÔN HÓA ĐẠI CƯƠNG GIÚP CHO AE DỄ DÀNG HỌC TẬP, KIẾN THỨC CŨNG ĐC TÓM LƯỢC NHIỀU Ý CHÍNH GIÚP CHO KIẾN THỨC NGẮN HƠN ĐỄ HỌC
TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT KHOA KHOA HỌC CƠ BẢN BỘ MƠN HĨA HỌC HĨA HỌC ĐẠI CƢƠNG P1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC Q TRÌNH HĨA HỌC Ngƣời soạn: TS LÊ THỊ DUYÊN CHƯƠNG 1: MỘT SỐ KHÁI NIỆM, ĐỊNH LUẬT CỦA HÓA HỌC I Nguyên tử, phân tử, mol, hóa trị, số oxi hóa II Định luật bảo toàn khối lƣợng III Định luật thành phần không đổi IV Định luật tỉ lệ bội V Khí lí tƣởng VI Đƣơng lƣợng VII Nồng độ dung dịch VIII Phản ứng oxi hóa – khử CHƯƠNG 2: NHIỆT HÓA HỌC I Một số khái niệm nhiệt động học Thông số nhiệt động Hệ nhiệt động a Khái niệm hệ nhiệt động b Hệ lập c Hệ kín d Hệ mở CHƯƠNG 2: NHIỆT HĨA HỌC e Mơi trƣờng f Hệ đồng g Hệ đồng thể h Hệ dị thể CHƯƠNG 2: NHIỆT HÓA HỌC Trạng thái nhiệt động a Khái niệm trạng thái nhiệt động b Hàm trạng thái Ví dụ: Nội U c Trạng thái cân nhiệt động CHƯƠNG 2: NHIỆT HÓA HỌC Quá trình a Quá trình nhiệt động b Q trình tự diễn biến c Q trình khơng tự diễn biến d Quá trình cân CHƯƠNG 2: NHIỆT HĨA HỌC e Q trình đẳng áp f Q trình đẳng tích g Q trình đẳng nhiệt h Q trình đoạn nhiệt i Quá trình thuận nghịch j Quá trình thuận nghịch nhiệt động * Hàm q trình Ví dụ: Q, A CHƯƠNG 2: NHIỆT HÓA HỌC Năng lƣợng, nội năng, công nhiệt a Năng lƣợng b Công: A c Nhiệt: Q Quy ƣớc: Hệ sinh nhiệt: Q < 0; hệ nhận nhiệt: Q > Hệ sinh công: A > 0; hệ nhận công A < d Nội năng: U * Đơn vị lƣợng: Cal (Kcal); J (KJ) CHƯƠNG 2: NHIỆT HÓA HỌC II Nguyên lý nhiệt động học hóa học Nội dung • Các cách phát biểu nguyên lý nhiệt động học Biểu thức Q = ∆U + A A = A’ + Công hữu ích (1) P ∆V Cơng chống áp suất ngồi hay cơng giãn nở CHƯƠNG 2: NHIỆT HĨA HỌC II Nguyên lý nhiệt động học hóa học * Khi hệ xảy trình biến đổi vơ nhỏ hiệu ứng lƣợng biến đổi vô nhỏ Q = dU + A → dU = Q - A = Q – (A’ + pdV) (2) * Đối với hệ cô lập: Q = 0, A = → dU = → U = const 10 CHƯƠNG 5: ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC III Phân tử số phản ứng Thuyết va chạm hoạt động Phản ứng tam phân tử Ví dụ: CO + H2O + C2H2 CH2=CH-COOH có v = k[CO][H2O][C2H2] Tóm lại, hai khái niệm phân tử số bậc phản ứng hai khái niệm hoàn toàn khác - Phân loại phản ứng theo phân tử số dựa vào chế phản ứng - Phân loại theo bậc phản ứng dựa vào đặc điểm động học phản ứng 107 CHƯƠNG 5: ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC IV Động học số phản ứng đơn giản Phản ứng bậc - Ptpƣ bậc có dạng: A sản phẩm - Ptđh phản ứng đƣợc biểu diễn: - Chọn thời điểm ban đầu có t = 0; nồng độ [A]0 chọn số tích phân Const = ln[A]0 pt trở thành: 108 CHƯƠNG 5: ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC IV Động học số phản ứng đơn giản Phản ứng bậc - Từ tính đƣợc số tốc độ phản ứng: - Thời gian nửa phản ứng (cịn gọi chu kì bán hủy phản ứng phân hủy phóng xạ), kí hiệu t1/2, thời gian phản ứng hết nửa lƣợng chất ban đầu 109 CHƯƠNG 5: ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC IV Động học số phản ứng đơn giản Phản ứng bậc Có thể tính t1/2 theo CT sau: 110 CHƯƠNG 5: ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC IV Động học số phản ứng đơn giản Phản ứng bậc hai Dạng 1: 2A Sản phẩm Phƣơng trình động học phản ứng đƣợc biểu diễn: 111 CHƯƠNG 5: ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC IV Động học số phản ứng đơn giản Phản ứng bậc hai Dạng 1: 2A Sản phẩm Phƣơng trình động học phản ứng đƣợc biểu diễn: → 112 CHƯƠNG 5: ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC IV Động học số phản ứng đơn giản Phản ứng bậc hai Tương tự thời gian nửa phản ứng: Dạng 2: A + B Sản phẩm Chỉ xét TH [A]0 = [B]0 → tƣơng tự nhƣ dạng 113 CHƯƠNG 5: ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC V Ảnh hƣởng yếu tố đến tốc độ phản ứng Ảnh hƣởng nồng độ Phƣơng trình tổng quát: aA + bB → cC + dD Ptđh: v = k[A]m[B]n → Tốc độ của phản ứng hóa học tỉ lệ với tích số nồng độ của chất tham gia phản ứng với lũy thừa tương ứng bậc riêng phần của chất 114 CHƯƠNG 5: ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC V Ảnh hƣởng yếu tố đến tốc độ phản ứng Ảnh hƣởng nhiệt độ a Phương trình bán thực nghiệm Vant’Hoff: - Khi tăng nhiệt độ lên 10oC vận tốc phản ứng tăng lên lần, dao động khoảng từ đến - Số lần tăng vận tốc phản ứng đƣợc gọi hệ số nhiệt độ phản ứng: Bởi vậy, tăng nhiệt độ từ T1 đến T2 vận tốc phản ứng là: 115 CHƯƠNG 5: ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC V Ảnh hƣởng yếu tố đến tốc độ phản ứng Ảnh hƣởng nhiệt độ b Phương trình Arrhenius Năm 1889 Arrhenius (a-rê -ni -uýt) tìm phƣơng trình: k = A e E* RT v2 k e → v1 k1 E* 1 R T2 T1 k2 E * 1 hay Ln k1 R T1 T2 116 CHƯƠNG 5: ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC V Ảnh hƣởng yếu tố đến tốc độ phản ứng Ảnh hƣởng chất xúc tác Khái niệm chất xúc tác - Xúc tác làm thay đổi tốc độ phản ứng hoá học đƣợc thực số chất mà cuối q trình chất cịn ngun vẹn chất lƣợng Chất gây xúc tác đƣợc gọi chất xúc tác - Chất xúc tác đƣợc chia thành hai loại: xúc tác đồng thể xúc tác dị thể 117 CHƯƠNG 5: ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC V Ảnh hƣởng yếu tố đến tốc độ phản ứng Ảnh hƣởng chất xúc tác Cơ chế của trình xúc tác * Xúc tác đồng thể: Phản ứng xảy theo sơ đồ sau: A + K (AK)* (AK)* + B (ABK)* (ABK)* K + Sản phẩm 118 CHƯƠNG 5: ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC V Ảnh hƣởng yếu tố đến tốc độ phản ứng Ảnh hƣởng chất xúc tác * Xúc tác đồng thể 119 CHƯƠNG 5: ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC V Ảnh hƣởng yếu tố đến tốc độ phản ứng Ảnh hƣởng chất xúc tác * Xúc tác dị thể: - Điều khác biệt với xúc tác đồng thể phản ứng trƣờng hợp thƣờng đƣợc thực bề mặt phân chia pha chất xúc tác chất phản ứng, sản phẩm phản ứng 120 CHƯƠNG 5: ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC V Ảnh hƣởng yếu tố đến tốc độ phản ứng Ảnh hƣởng chất xúc tác * Xúc tác dị thể: - Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào nồng độ chất mà cịn phụ thuộc vào diện tích bề mặt chất xúc tác Diện tích bề mặt lớn tốc độ phản ứng lớn ngƣợc lại 121 ... – đẳng áp - Khi T,P = const: A’ - d(U + PV - TS) + Đặt G = U + PV – TS hay (3) G = H - TS A’ - dG A’ - G (4) Vì U, P, V, T, S thơng số trạng thái nên G hàm trạng thái 42 CHƯƠNG 3:... đẳng áp - Theo biểu thức nguyên lí I: Q = dU + A - Theo biểu thức nguyên lí II: dS Q T TdS Q TdS dU + A Hay TdS dU + A’ + PdV A’ TdS - dU – PdV - (dU + PdV - TdS) 41 CHƯƠNG... lƣợng là: i dG = GA - GB = j dm j = A dmA + Bdm49B j 1 CHƯƠNG 4: CÂN BẰNG HĨA HỌC Chiều hƣớng phản ứng hóa học Vì dmB = - dmA nên: dG = A dmA - BdmA = (A - B)dmA - Quá trình xảy theo