Đang tải... (xem toàn văn)
Ðộng học hóa học là một bộ phận của hóa lý. Ðộng học hóa học có thể được gọi tắt là động hóa học. Ðộng hóa học là khoa học nghiên cứu về tốc độ phản ứng hóa học. Tốc độ phản ứng hóa học bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như là: nồng độ, nhiệt độ, áp suất, dung môi, chất xúc tác, hiệu ứng thế, hiệu ứng đồng vị, hiệu ứng muối...
– Ðộng học hóa học là một bộ phận của hóa lý. Ðộng học hóa học có thể được gọi tắt là động hóa học. – Ðộng hóa học là khoa học nghiên cứu về tốc độ phản ứng hóa học. – Tốc độ phản ứng hóa học bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như là: nồng độ, nhiệt độ, áp suất, dung môi, chất xúc tác, hiệu ứng thế, hiệu ứng đồng vị, hiệu ứng muối – : Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đó lên tốc độ phản ứng, người ta sẽ: • Hiểu biết đầy đủ bản chất của các biến hóa xảy ra trong mỗi phản ứng hóa học. • Xác lập được cơ chế phản ứng cho phép chúng ta lựa chọn các yếu tố thích hợp tác động lên phản ứng, tính chế độ làm việc tối ưu của lò phản ứng làm cho phản ứng có tốc độ lớn, hiệu suất cao, tạo ra sản phẩm theo ý muốn. – Người ta phân biệt động hóa học hình thức và động hóa học lý thuyết. • Ðộng hóa học hình thức chủ yếu thiết lập các phương trình liên hệ giữa nồng độ chất phản ứng với hằng số tốc độ và thời gian phản ứng. • Động hóa học lý thuyết dựa trên cơ sở cơ học lượng tử, vật lý thống kê, thuyết động học chất khí tính được giá trị tuyệt đối của hằng số tốc độ phản ứng. Ðó là thuyết va chạm hoạt động và phức hoạt động. Phân loại – Ðộng hóa học hình thành từ nửa cuối thế kỷ XIX trên cơ sở nghiên cứu các phản ứng hữu cơ trong pha lỏng. • Wilamson, Wilhelmi (1812 - 1864) và Guldberg (1836 - 1902) và Waage (1833 - 1900) - tác giả của định luật tác dụng khối lượng, là những người đặt nền tảng. • Van't Hoff và Arrhenuis (1880) – đúc kết ra các phương trình cơ sở của động hóa học. đã đưa ra khái niệm về năng lượng hoạt động hóa và giải thích ý nghĩa của bậc phản ứng trên cơ sở của thuyết động học. • Khái niệm về xúc tác được Berzlius đưa ra năm 1835. Ostwald đã đưa ra định nghĩa chất xúc tác. • Năm 1905 đưa ra lý thuyết về phản ứng liên hợp. Phản ứng quang hóa được nghiên cứu trong các công trình của (1871 - 1942), Einstein (1879 - 1955), Nernst. Phản ứng dây chuyền được Semenov (1896) và Hinshelwood (1879 - 1967) nghiên cứu từ khoảng năm 1926 rồi sau đó đúc kết thành lý thuyết phản ứng dây chuyền. • Trong những năm 1930, trên cơ sở các công trình nghiên cứu của Eyring, Evans và Polani đã hình thành lý thuyết tốc độ tuyệt đối của phản ứng hóa học. Nghiên cứu phản ứng xảy ra nhanh hay chậm (tốc độ phản ứng). Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng (chất xúc tác, nhiệt độ, áp suất, nồng độ) và cơ chế phản ứng. Ví dụ: ! " #$%&'(") " #$%! " )*ΔG 0 298K =-54,6 kcal => Về mặt nhiệt động học thì phản ứng xảy ra, nhưng ta thấy như không xảy ra (vì phản ứng xảy ra rất chậm). Khi tăng nhiệt độ phản ứng lên 300 o C thì phản ứng xảy ra rất nhanh. Mục tiêu nghiên cứu về Động hoá học !"#$$%&'%& !()))* +, - +, - ./0 o -1 diamond khí khí rxn C O CO G kJ.mol+ → ∆ = − 1, - +, - +, - + , - 2 32, - +, - +, - + , - + + +4 35 32 khí khí khí khí khí khí khí khí CH O CO H O C H O CO H O + → + + → + Động học (kinetics = from a Greek stem meaning “to move”). Vận tốc phản ứng: là đại lượng đặc trưng cho sự nhanh hay chậm của sự xảy ra phản ứng. Vận tốc phản ứng là lượng chất đã phản ứng hay sản phẩm tạo thành trong một đơn vị thời gian và trong một đơn vị thể tích. Cách biểu diễn: Một số khái niệm +,-./01 2 t 1 [A] 1 [B] 1 t 2 [A] 2 [B] 2 Vận tốc tức thời ≠ Vận tốc trung bình ??? A B n n v V t V t ∆ ∆ ⇒ = − = + ∆ ∆ – Trong động hóa học, người ta sử dụng vận tốc tức thời chứ không sử dụng vận tốc trung bình. • 6!789 – :;#&<$"&=! "%')>!?@ hay " " i i tb n C v i A B V t t ∆ ∆ = ± = ± = ∆ ∆ [...]... trái lại các số lũy thừa (số mũ) của nồng độ trong phương trình động học được xác định bằng thực nghiệm, nghĩa là phương trình động học được xác lập bằng thực nghiệm, sau khi đã biết rõ cơ chế phản ứng xác định biểu thức vận tốc của quá trình hóa hóa học: Thông qua cơ chế của phản ứng Có hai phương pháp để viết được phương trình động học từ cơ chế của phản ứng: Phương pháp nồng độ ổn định Phương... phản ứng= (m + n + l), m, n,l thuộc tập R Khi nào thì Hệ số tỉ lượng chính là bậc của phản ứng ? n l Phương trình tỷ lượng (phương trình hợp thức) Phương trình tốc độ (phương trình động học) Ta có hai loại phương trình: -Phương trình tỷ lượng của phản ứng chỉ mô tả trạng thái đầu và cuối của phản ứng, không phản ánh sự diễn biến của phản ứng -Còn phương trình động học có thể phản ánh cơ chế phản ứng... cơ bản của động hóa học, nó mô tả ảnh hưởng của nồng độ lên tốc độ phản ứng • Theo cách mô tả ở trên, ở nhiệt độ không đổi, tốc độ phản ứng là một hàm số nồng độ của một hoặc một số chất phản ứng Ðối với các loại phản ứng khác nhau dạng đường cong biểu diễn sự phụ thuộc này là khác nhau • k ở trong phương trình C.Guldberg – P Waage là một hằng số ở nhiệt độ không đổi, nó đặc trưng động học cho phản... NO2 + NO2 → k5 Thiết lập phương trình động học của phản ứng trên ? Phương trình động học của một số phản ứng cơ bản – PTĐH ở dạng tích phân của phản ứng 1 chiều bậc 1 A B , v = k[ A] k t 1= 0 t a 0 a-x x d [ A] d [ B] − =+ = k[ A] dt dt d (a − x) dx ⇔− = + = k (a − x) dt dt dx ⇔∫ = ∫ kdt ⇔ − ln(a − x) = kt + C (a − x) – Xác định C, ta suy ra được phương trình động học của phản ứng 1 chiều bậc 1: 1 a... chu kỳ bán huỷ, thời gian nửa phản ứng (half-life) t = t3/4 1 a 1 0, 693 2 ⇒ t 3 = ln = ln 2 = 2 = 2.t 1 k a − 3a k k 4 2 4 – Áp dụng các qui luật động học của phản ứng bậc 1 cho quá trình phóng xạ: • Một số quá trình phóng xạ tuân theo quy luật động học của phản ứng bậc 1 ta có thể áp dụng các phương trình, quy luật trên • Trong phóng xạ, người ta dùng hệ thống ký hiệu khác: Nồng độ được thay bằng... giai đoạn chậm => loại trừ nồng độ của hợp chất trung gian ta tìm ra được vận tốc của cả quá trình – Phương pháp nồng độ ổn định (không biết giai đoạn nào là giai đoạn chậm): • Các phản ứng qua nhiều giai đoạn thì sẽ qua hợp chất trung gian Xem nồng độ chất trung gian không thay đổi và rất nhỏ Lúc này vận tốc của phản ứng = vận tốc của phản ứng tạo ra sản phẩm => loại trừ nồng độ của hợp chất trung... là một đường thẳng • Có t(3/4) = 2.t(1/2) Ví dụ 3: Cho phản ứng: A B , có các số liệu thực nghiệm sau: t (phút) 0 10 20 30 [A] mol/l 0,8 0,4 0,2 0,1 Xác định bậc của phản ứng trên – Phương trình động học dạng tích phân của phản ứng một chiều bậc 2: A + B C + D v = k [A].[B ] Xét trường hợp : nồng độ ban đầu của A và B lần lượt là [A]0 và [B]0 bằng nhau và bằng a : [A] = [B] = a - x : nồng độ thời... tốc độ phản ứng là tốc độ phản ứng khi nồng độ các chất phản ứng bằng nhau và bằng đơn vị (= 1) – Thứ nguyên (đơn vị biểu diễn) của hằng số tốc độ tùy thuộc vào loại (bậc) của phản ứng – Phức chất hoạt động (PCHD): để phản ứng xảy ra thì phải tạo thành một “tổ hợp trung gian” gọi là PCHD hay Trạng thái chuyển tiếp ví dụ: + H2 H H + I2 I 2HI I [ H H] I I 2HI – Chất trung gian (CTG): OH − (CH 3 )3 CCl... là số phân tử có thể tham gia trong một phản ứng sơ cấp ( phản ứng 1 giai đoạn) ví dụ: I 2 → 2I Pts =1 I 2 + H 2 → 2 HI Pts = 2 2 NO + H 2 → N 2O + H 2O Pts = 3 Pts là số nguyên dương Trong thực tế, không có spt là 4, vì số va chạm cùng một lúc chỉ có 1,2 còn >= 3 thì xác suất cực kỳ nhỏ – Bậc phản ứng: aA + bB → cC + dD xét phản ứng: (a, b,c, d:là hệ số tỉ lượng) v = k [A] [B ] [L] m Nếu thực nghiệm... tgα = k tgα = k hoặc 1 a t t • Xác định bậc phản ứng: có thể dựa vào mối quan hệ giữa giá trị t(1/2) và t(3/4) • Cụ thể: t(3/4) = 3 t(1/2) => Phản ứng bậc 2 Xét trường hợp : nồng độ ban đầu của A và B không bằng nhau [B]0 = b: [A] = a - x : nồng độ thời điểm t [B] = b - x : nồng độ thời điểm t và lần lượt là [A] 0 = a, . – Ðộng học hóa học là một bộ phận của hóa lý. Ðộng học hóa học có thể được gọi tắt là động hóa học. – Ðộng hóa học là khoa học nghiên cứu về tốc độ phản ứng hóa học. – Tốc độ phản ứng hóa học bị. động hóa học hình thức và động hóa học lý thuyết. • Ðộng hóa học hình thức chủ yếu thiết lập các phương trình liên hệ giữa nồng độ chất phản ứng với hằng số tốc độ và thời gian phản ứng. • Động. ứng. • Động hóa học lý thuyết dựa trên cơ sở cơ học lượng tử, vật lý thống kê, thuyết động học chất khí tính được giá trị tuyệt đối của hằng số tốc độ phản ứng. Ðó là thuyết va chạm hoạt động và phức