xử lý dữ kiện động học

Giới thiệu chungKhảo sát sự phụ thuộc vào nồng độ khi nhiệt độ không đổi. Phương pháp tích phân  Phương pháp vi phânTheo dõi mức độ phản ứng thay đổi theo thời gian bằng cách sau  Nồn

Trang 1

CHƯƠNG 2 : XỬ LÝ DỮ KIỆN ĐỘNG HỌC

1 Khái quát

2 Thiết bị phản ứng có thể tích không đổi

3 Thiết bị phản ứng có thể tích thay đổi

Trang 2

1 Giới thiệu chungMục đích : Khảo sát và xây dựng các biểu thức tốc độ phản ứng.

x A + y B + z C + w D → l R + m S + …

 Xác định phương trình vận

tốc thường gồm 2 giai đoạn

 Sự phụ thuộc vào nồng độ khi nhiệt độ không đổi

 Sự phụ thuộc vào nhiệt độ

Trang 3

1 Giới thiệu chungKhảo sát sự phụ thuộc vào nồng độ khi nhiệt độ không đổi.

 Phương pháp tích phân

 Phương pháp vi phânTheo dõi mức độ phản ứng thay đổi theo thời gian bằng cách sau

 Nồng độ của một cấu tử

 Tính chất vật lý của hỗi hợp (tính dẫn điện, chỉ số khúc xạ…)

 Áp suất tổng của hệ đẳng tích

 Thể tích của hệ đẳng áp

Trang 4

2 THIẾT BỊ GIÁN ĐOẠN THỂ TÍCH KHÔNG ĐỔI

Tổng số mol ban đầu: N0 = NA0 + NB0+…+ NR0+ NS0 +…+ Ntr Tổng số mol tại thời điểm t: N = N0 + x.(r + s +…- a – b -…)

Trang 5

Với pha khí :

Áp dụng định luật khí lý tưởng với tác chất A

Trong đó :

Trang 6

2.1 Phương pháp tích phân xử lý số liệu

Bước 1 : giả thuyết cơ chế và phương trình vận tốc tương ứng với

điều kiện không có sự thay đổi của hằng số tốc độ theo nhiệt độ.

Bước 2 : sắp xếp lại phương trình trên & biến đổi C theo CA

Trang 7

Bước 3 : Từ các giá trị thực nghiệm của nồng độ các chất, xác định

giá trị hàm số F(CA) tại những thời điểm t khác nhau.

Bước 4 : Vẽ đồ thị F(CA) theo t Nếu đồ thị là đường thẳng thì cơ

chế giả sử ở trên là đúng, phù hợp thực nghiệm Nếu không ta tiến hành giả sử lại cơ chế phản ứng (bước 5 – SGK)

0 10 20 30

Trang 8

a) Phản ứng không thuận nghịch bậc 1, một phân tử

A → sản phẩmPhương trình vận tốc phản ứng có dạng

Trang 9

b) Phản ứng không thuận nghịch bậc 2, một phân tử

2A → sản phẩmPhương trình vận tốc phản ứng có dạng

Trang 10

c) Phản ứng không thuận nghịch bậc 2, hai phân tử

A + B → sản phẩmPhương trình vận tốc phản ứng có dạngKhi đó biến đổi pt vận tốc, lấy tích phân ta có

Trang 11

Vẽ theo t

Trang 12

d) Phản ứng không thuận nghịch bậc 2, ba phân tử

A + 2B → sản phẩmPhương trình vận tốc phản ứng có dạng

Trang 13

e) Phương trình vận tốc thực nghiệm có bậc n, 1 phân tử

A → sản phẩmPhương trình vận tốc phản ứng có dạngLấy tích phân với n ≠ 1 ta có

Trang 14

f) Bậc tổng quát của phản ứng không thuận nghịch theo thời

gian bán sinh t1/2

αA + βB +… → sản phẩmPhương trình vận tốc phản ứng có dạngNếu các tác chất hiện diện theo tỉ lệ lượng hóa học

Lấy tích phân với n ≠ 1 ta có

Trang 15

 Định nghĩa thời gian bán sinh t1/2 là thời gian cần thiết để

nồng độ tác chất giảm còn một nửa so với nồng độ ban đầu.

Khi đó:

Vẽ theo ta được đường thẳng có hệ số góc (1-n)

Trang 16

g) Phản ứng song song không thuận nghịch, bậc 1

A →R

A →SPhương trình vận tốc

Lấy tích phân ta có :

k1 k2

Trang 17

Đường biểu diễn nồng độ - thời gian cho phản ứng song song

Vẽ theo t ta xác định được

Vẽ CR theo CS cho ta

Từ đó xác định được k1 và k2

Trang 18

h) Phản ứng xúc tác đồng thể

A → R

A + C → R + C

và Vận tốc phản ứng tổng quát của phản ứng là

Lấy tích phân ta có :

k1 k2

Trang 19

Thực hiện một loạt các phản ứng với các nồng độ chất xúc tác khác nhau.

Vẽ theo t ta xác định được kbk ứng với mỗi nồng độ chất xúc tác Sau đó vẽ kbk theo nồng độ chất xúc tác ta suy ra được k1, k2

Trang 20

i) Phản ứng nối tiếp không thuận nghịch, bậc 1

A →R → S

; ; Lấy tích phân ta có:

;

Nếu k2 >> k1 ⇒ Giai đoạn 1 quyết định vận tốc phản ứng

Nếu k1 >> k2 ⇒ Giai đoạn 2 quyết định vận tốc phản ứng

Trang 21

Thời gian từ lúc bắt đầu phản ứng đến khi R đạt cực đạiGiá trị cự đại của R là

1

k >> k1 >> k2

Trang 22

Trang 23

Lấy tích phân phương trình vận tốc theo ta có

Vẽ theo t ta được đường thẳng có hệ số góc là

Trang 24

k1 k2

Trang 25

A + B ↔ 2R

Trong tất cả các trường hợp vẽ theo t ta được đường thẳng

k1 k2

Trang 26

2.2 Phương pháp vi phân xử lý số liệu

Bước 1 : giả thuyết cơ chế và viết được phương trình vận tốc tương

ứng với điều kiện không có sự thay đổi của hằng số tốc độ theo nhiệt

độ.

Bước 2 : Từ đường cong thực nghiệm nồng độ - thời gian ta xác

định (–dCA/dt ) tại những thời điểm khác nhau

Bước 3 : Tại những thời điểm đã chọn lập bảng giá trị nồng độ của

tác chất và sản phẩm khác nhau, từ đó xác định giá trị hàm số f(C)

Trang 27

Bước 4 : Vẽ (–dCA/dt ) theo f(C), nếu được đường thẳng thí

phương trình vận tốc ban đầu phù hợp thực nghiệm

Bước 5 : Nếu không vẽ được đường thẳng qua gốc tọa độ, giả thiết

lại cơ chế khác

Trang 28

2 THIẾT BỊ GIÁN ĐOẠN THỂ TÍCH THAY ĐỔI

Giả sử thể tích thiết bị thay đổi tuyến tính theo độ chuyển hóa

: Phần thể tích biến đổi từ khi chưa chuyển hóa đến khi chuyển hóa hoàn toàn

Ví dụ : phản ứng đẳng nhiệt A → 4R

Nếu hỗn hợp đầu chỉ có A nguyên chất

Nếu hỗn hợp đầu có 50% khí trơ

Trang 29

3 THIẾT BỊ GIÁN ĐOẠN THỂ TÍCH THAY ĐỔI

Phương trình vận tốc được viết

Phương pháp vi phân trong trường hợp này giống như trường hợp bình thể tích không đổi nhưng thay bằng

Trang 30

3 THIẾT BỊ GIÁN ĐOẠN THỂ TÍCH THAY ĐỔI3.2 Phương pháp tích phân xử lý số liệu

a) Phản ứng bậc 0

Lấy tích phân

Vẽ hay theo t tao được đường thẳng có hệ số gốc

Trang 31

b) Phản ứng bậc 1, loại 1 phân tử

Lấy tích phân

Trang 32

c) Phản ứng bậc 2

2A → Sản phẩm

A + B → Sản phẩm (Lấy tích phân

Trang 33

d) Phản ứng bậc n

Phương trình vận tốc có dạng

Lấy tích phân

Định dạng
Số trang	33
Dung lượng	2,49 MB