Động hóa học - Chương 2 potx

5. Phản ứng bậc không III. PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM ĐO TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG XÁC ĐỊNH BẬC VÀ HẰNG SỐ TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG 1. Phương pháp đo tốc độ phản ứng 2. Xác định bậc phản ứng CHƯƠNG II ÐỘNG HÓA HỌC CỦA PHẢN ỨNG ÐƠN GIẢN I. PHẢN ỨNG ĐƠN GIẢN Phản ứng đơn giản là phản ứng một chiều mà biến hóa của nó chỉ có một giai đoạn duy nhất, đi trực tiếp từ chất đầu đến chất cuối. Về nguyên tắc các phản ứng hóa học diễn ra theo hai chiều ngược nhau, gọi là phản ứng thuận nghịch. Ở điều kiện xác định một chiều nào đó của phản ứng trội hơn hẳn chiều kia, thì phản ứng đó được coi là phản ứng một chiều. Khi phản ứng diễn ra, nếu có ít nhất một trong các chất phản ứng (chất đầu) phản ứng đến hết, phản ứng như thế gọi là phản ứng hoàn toàn. II. CÁCQUI LUẬT ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG ĐƠN GIẢN Ta sẽ khảo sát một số phản ứng bậc 1, 2, 3. 1 Phản ứng bậc 1 TOP Hình 2.1: Sự thay đổi nồng độ chất phản ứng theo thời gian trong phản ứng đơn giản Trong quá trình phản ứng nồng độ chất phản ứng A giảm, lượng biến hóa của nó chính là lượng sản phẩm tạo thành tăng. c. Thứ nguyên của hằng số tốc độ Từ phương trình động học của phản ứng: Hình 2.2: Chu kỳ bán hủy phản ứng bậc 1 e. Áp dụng các qui luật động học của phản ứng bậc 1 cho quá trình phóng xạ: 2 Phản ứng bậc hai TOP 2.1 Trường hợp 1 (a = b) Nếu tính từ đầu t = 0 thì thời gian cần là: 3t 1/2 + 4t 1/2 = 7t 1/2 . Hình 2.3: Chu kỳ bán hủy của phản ứng bậc hai Hình vẽ cho ta thấy thời gian tổng quát diễn ra phản ứng bậc 2 lâu hơn phản ứng bậc 1, cũng tương tự như thế, phản ứng bậc 3 lại lâu hơn phản ứng bậc 2. Bởi vì càng về sau thì phản ứng bậc 2 càng chậm hơn phản ứng bậc 1. Kết luận: phản ứng bậc càng cao thì diễn ra càng chậm. = Ðây là phương trình động học, của phản ứng bậc 1. Như vậy, đối với phản ứng bậc 2, khi sử dụng nồng độ của chất này rất lớn hơn chất kia ( b >> a) thì phản ứng sẽ giảm từ bậc 2 xuống bậc 1, và bậc của phản ứng là bậc đối với chất có nồng độ bé hơn (ở đây chất A). Trường hợp này gặ p trong phản ứng thủy phân. c. Thời gian bán hủy Ðối với phản ứng bậc 2 của hai chất A và B có nồng độ ban đầu khác nhau, người ta không xác định được thời gian bán hủy cho phản ứng mà chỉ xác định cho từng chất riêng rẽ, ví dụ: xác định thời gian bán hủy đối với chất A. 3 Phản ứng bậc ba TOP 3.1 Trường hợp I 3.2 Trường hợp II [...]... Bảng 2. 2: Số liệu động học của phản ứng (4) t(s) 600 120 0 1800 24 00 3600 720 0 10800 14400 x (%) 27 ,9 44,8 64 ,2 61,5 70,5 81,3 87,1 89,4 x (mol/l) 0,086 0,138 0,167 0,189 0 ,21 6 0 ,25 0 0 ,26 7 0 ,27 4 [A]o-[X] (mol/l) 0 ,21 8 0,166 0,138 0,115 0,088 0,054 0,037 0, 029 k1.104s-1 2, 37 2, 19 1,90 1,76 1,49 1,04 0,85 0,71 k2.103 k3.1 02 mol-1.l.s-1 mol -2 . l2.s-1 2, 17 1,95 2, 22 2 ,25 2, 20 2, 97 2, 25 3,19 2, 25 3,36 2, 11... 0,71 k2.103 k3.1 02 mol-1.l.s-1 mol -2 . l2.s-1 2, 17 1,95 2, 22 2 ,25 2, 20 2, 97 2, 25 3,19 2, 25 3,36 2, 11 4,60 2, 19 6,70 8,80 2, 17 2, 20 Nhìn vào bảng số liệu ta thấy, ứng với trường hợp phương trình phản ứng bậc 2, cho trị số k không đổi (cột 6 trong bảng), do đó bậc của phản ứng khảo sát trên là bậc 2 2. 2 Phương pháp đồ thị Nguyên tắc của phương pháp này là xây dựng đồ thị sự phụ thuộc của nồng độ vào thời... của phản ứng phải tìm ứng với dạng hàm số đó Hình 2. 6: Sự phụ thuộc của nồng độ vào thời gian của các phản ứng bậc khác nhau Phương pháp này mang tên phương pháp Van't Hoff Áp dụng phương pháp Van't Hoff vào việc nghiên cứu chất A nào đó thu được các số liệu thực nghiệm sau: 2. 3 Phương pháp tốc độ đầu 2. 4 Phương pháp chu kỳ bán hủy CHƯƠNG III ÐỘNG HÓA HỌC CỦA PHẢN ỨNG PHỨC TẠP I PHẢN... sử dụng phương pháp phân tích hóa học hoặc vật lý Trong trường hợp có thể ghi được đường cong của sự phụ thuộc của nồng độ vào thời gian, người ta xác định tốc độ bằng tiếp tuyến với đường cong tại thời điểm bất kỳ bởi vì: 2 Xác định bậc phản ứng TOP Ðể tìm được phương trình tốc độ trên cơ sở kết quả thực nghiệm cần giải quyết hai vấn đề: - Xác định bậc của phản ứng - Xác định hằng số tốc độ phản... bậc không: Hình 2. 4: Mô tả phản ứng bậc không Hệ phản ứng gồm lớp Este bảo hòa nằm trên dung dịch este trong nước Từ đó, ta có thể kết luận: Phản ứng bậc 0 là phản ứng mà tốc độ v không thay đổi theo thời gian, còn nồng độ chất phản ứng thay đổi theo quy luật tuyến tính với thời gian t Hình 2. 5: Sự phụ thuộc (a) tốc độ phản ứng vào t; (b) Nồng độ chất phản ứng vào t Bảng 2. 1: Ðộng học của phản ứng... ỨNG PHỨC TẠP I PHẢN ỨNG THUẬN NGHỊCH 1 Phản ứng thuận nghịch và hằng số cân bằng 2 Phản ứng thuận nghịch bậc 1 3 Phản ứng thuận nghịch bậc 2 II PHẢN ỨNG NỐI TIẾP 1 Phản ứng nối tiếp một chiều bậc 1 2 Phản ứng nối tiếp bậc nhất ba giai đoạn 3 Phản ứng nối tiếp bậc nhất gồm n giai... có thể xác định đồng thời bậc và hằng số tốc độ phản ứng Nhưng dưới đây, chúng ta xác định chúng riêng rẽ 2. 1 Phương pháp thế Nguyên tắc: Xác định biến thiên nồng độ của chất nào đó ở thời điểm khác nhau, rồi lấy giá trị thực nghiệm thu được thế vào các dạng phương trình của phản ứng bậc 0, 1, 2, 3 xem phương trình nào có giá trị hằng số tốc độ không thay đổi, thì bậc phản ứng với phương trình đó . 1,95 120 0 44,8 0,138 0,166 2, 19 2, 22 2 ,25 1800 64 ,2 0,167 0,138 1,90 2, 20 2, 97 24 00 61,5 0,189 0,115 1,76 2, 25 3,19 3600 70,5 0 ,21 6 0,088 1,49 2, 25 3,36 720 0 81,3 0 ,25 0 0,054 1,04 2, 11 4,60. Bảng 2. 2: Số liệu động học của phản ứng (4) t(s) x (%) x (mol/l) [A] o -[ X] (mol/l) k 1 .10 4 s -1 k 2 .10 3 mol -1 .l.s -1 k 3 .10 2 mol -2 .l 2 .s -1 600 27 ,9 0,086 0 ,21 8 2, 37 2, 17. 2, 11 4,60 10800 87,1 0 ,26 7 0,037 0,85 2, 19 6,70 14400 89,4 0 ,27 4 0, 029 0,71 2, 17 2, 20 8,80 Nhìn vào bảng số liệu ta thấy, ứng với trường hợp phương trình phản ứng bậc 2, cho trị số k không