Bài giảng môn Hóa lý 2

GIÁO TRÌNH HÓA LÝ 1.ĐỘNG HÓA HỌC VÀ XÚC TÁC 2.ĐiỆN HÓA HỌC HÓA KEO TS NGUYỄN THỊ PHƯƠNG PHONG CHƯƠNG TRÌNH CHƯƠNG ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ CHƯƠNG ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG DỊ THỂ CHƯƠNG XÚC TÁC CHƯƠNG DUNG DỊCH ĐiỆN LY CHƯƠNG ĐiỆN CỰC VÀ PIN CHƯƠNG ĐỘNG HỌC CÁC QUÁ TRÌNH ĐiỆN CỰC CHƯƠNG DUNG DỊCH KEO CHƯƠNG CÁC HỆ BÁN KEO VÀ PHÂN TÁN THÔ TÀI LIỆU THAM KHẢO Peter Atkins, Julio de Paule, PHYSICAL CHEMISTRY, Eighth edtion (2006), Oxford university press Nguyễn Hữu Phú, HÓA LÝ VÀ HÓA KEO, 2006, Nhà xuất KHKT Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế, HÓA LÝ, Tập 1&2, 2007, Nhà xuất Giáo dục Chương ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ 1.1.MỘT SỐ KHÁI NiỆM CƠ BẢN 1.2.ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN Ứ NG ĐỒNG THỂ ĐƠN GiẢN MỘT CHIỀU 1.2.1.Phản ứng bậc 1.2.2.Phản ứng bậc 1.2.3.Phản ứng bậc 1.3.ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN Ứ NG ĐỒNG THỂ PHỨC TẠP 1.3.1.Phản ứng thuận nghịch 1.3.2.Phản ứng song song 1.3.3 Phản ứng nối tiếp 1.3.CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH BẬC PHẢN ỨNG 1.4.ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ĐẾN TỐC ĐỘ PHẢN Ứ NG HÓA HỌC NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN *PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ: Phản ứng hoá học bao gồm chất tham gia pha *PHẢN ỨNG DỊ THỂ: Khác pha *TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG: Khi phản ứng xảy điều kiện thể tích nhiệt độ không đổi, biến thiên nồng độ chất tham gia phản ứng đơn vị thời gian TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.Định luật TÁC DỤNG KHỐI LƯỢNG Ở nhiệt độ không đổi, tốc độ phản ứng tỉ lệ thuận với tích số nồng độ chất phản ứng thời điểm v = k C C m A n B PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG HỌC NHỮNG KHÁI NiỆM CƠ BẢN PHẢN ỨNG NGUYÊN TỐ: chuyển hoá hoá học PHÂN TỬ SỐ Trong phản ứng nguyên tố, số tiểu phân tương tác trực tiếp, đồng thời với để tạo chuyển hoá hoá học gọi PHÂN TỬ SỐ Na + Cl2 → NaCl + Cl Phân tử số phản ứng O phân số NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN GIAI ĐOẠN PHẢN ỨNG: Phản ứng nguyên tố có chất gọi giai đoạn phản ứng Phản ứng giai đoạn: A B Phản ứng hai giai đoạn: A B C (nối tiếp) B A C (song song) NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN BẬC PHẢN ỨNG: Là hệ số mũ nồng độ phương trình động học giai đoạn định tốc độ phản ứng chung A (1) B +C (2) D+E Tốc độ phản ứng Giai đoạn 1: v1 = k1C A Giai đoạn 2: v2 = k2CB CC Giai đoạn chậm v = v1 = k1C A (bậc 1) Giai đoạn chậm v = v2 = k2CB CC (bậc 2) ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ ĐƠN GIẢN MỘT CHIỀU PHẢN ỨNG BẬC 1: Phản ứng có tiểu phân ban đầu tham gia chuyển hoá phản ứng nguyên tố A t=0 t B C0 C0-x x C0 C0 k1 = ln = ln t C t C −x NỒNG ĐỘ MIXEN TỚI HẠN (CMC) Nồng độ mixen tới hạn nồng độ mà dung dịch xuất mixen GÓC DÍNH ƯỚT σ GÓC DÍNH ƯỚT HiỆN TƯỢNG DÍNH ƯỚT HiỆN TƯỢNG SIÊU DÍNH ƯỚT HiỆN TƯỢNG SIÊU KỴ NƯỚC BỀ MẶT TỰ LÀM SẠCH NHŨ TƯƠNG (EMULSION) VI NHŨ TƯƠNG (MICRO EMULSION) GIÁ TRỊ HLB Ứ NG DỤNG CỦA CHÁT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT 1.Nhũ tương dầu nước, Nhũ tương nước dầu Chất thấm ướt 3.Chất phân tán Chất tạo bọt 5.Chất tẩy rửa Sử dụng dung dịch khoan 7.Sử dụng tăng cường thu hồi cao 8.Phá nhũ nước dầu,… 9.Ức chế ăn mòn đường ống CHỐNG ĂN MÒN KIM LOẠI Xử lý dầu tràn CHẤT TẨY RỬA TĂNG CƯỜNG THU HỒI DẦU [...].. .2 ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ ĐƠN GIẢN MỘT CHIỀU PHẢN ỨNG BẬC 1 CHU KỲ BÁN HUỶ (THỜI GIAN BÁN PHÂN HUỶ) A t=0 C0 τ1 C0 /2 2 B C0 1 k1 = ln = ln 2 C0 τ 1 τ1 2 2 2 ln 2 0, 693 τ1 = = 2 k1 k1 1 2 ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ ĐƠN GIẢN MỘT CHIỀU PHẢN ỨNG BẬC 2: A + B t=0 a b t a-x b-x a≠b a=b Sản phẩm 1 a−x b k2 = ln t ( a − b) b − x a 1 x k2 = t a(a − x) 2 ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG... GIẢN MỘT CHIỀU PHẢN ỨNG BẬC 2 CHU KỲ BÁN HUỶ (THỜI GIAN BÁN PHÂN HUỶ) τ1 a 2 1 1 2 = = k2 a a k2 a 2 Chu kỳ bán huỷ của phản ứng bậc 2 không phụ thuộc vào nồng độ ban đầu của chất phản ứng 2 ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ ĐƠN GIẢN MỘT CHIỀU PHẢN ỨNG BẬC 3 và BẬC n: A + B + C t=0 a b c t a-x b-x c-x a=b=c n chất ban đầu có nồng độ như nhau Sản phẩm 1  1 1 k3 =  − 2 2 2t  (a − x) a   1 1 1 ... phản ứng khác 2 ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ PHỨC TẠP PHẢN ỨNG NỐI TIẾP BẬC 1 (1) (2) A B k2 k1 t=0 a t=0 a-x C x-y [ A] = a − x = e − k t 1 k1 − k1t − k2t B = x − y = a e − e ( ) [ ] k2 − k1 kn k1 k1 − k1t e + e − k2 t ) [C ] = y = a(1 − k2 − k1 k2 − k1 y 6.CÁC THUYẾT ĐỘNG HỌC VỀ PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ PHẢN ỨNG NỐI TIẾP BẬC 1 Tại điểm cực đại: tmax Đặt ln k1 − ln k2 = k1 − k2 k1 r= k2 tmax kn ln r... xcb − x kn VỚI kt a xcb = kt + k n 2 ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ PHỨC TẠP PHẢN ỨNG SONG SONG BẬC 1 k1 B (1) t=0 0 t x1 A k2 (2) t=0 a t a-x C t=0 0 t x2 Với x= x1+x2 1 a kt + kn = ln t a−x kn 2 ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ PHỨC TẠP PHẢN ỨNG SONG SONG BẬC 1 v1 x1 k1 = = v2 x2 k2 Nồng độ sản phẩm của phản ứng song song luôn tỉ lệ với hằng số tốc độ của các phản ứng song song hợp phần tương ứng Muốn... Sản phẩm 1  1 1 k3 =  − 2 2 2t  (a − x) a   1 1 1  kn =  − ( n −1)  ( n −1) (n − 1)t  (a − x) a  2 ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ ĐƠN GIẢN MỘT CHIỀU PHẢN ỨNG BẬC 3 và BẬC n CHU KỲ BÁN HUỶ (THỜI GIAN BÁN PHÂN HUỶ) Bậc 3 Bậc n τ1 τ1 2 3 = 2 k 3 a n −1 2 1 2 −1 = n −1 n − 1 k n a 2 ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ PHỨC TẠP Nếu trong hệ có nhiều phản ứng xảy ra đồng thời, thì mỗi một phản ứng... ứng bậc 2, bậc 3, 1 1 = (n − 1)knt + n −1 n −1 (a − x) a 6.CÁC THUYẾT ĐỘNG HỌC VỀ PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ 4.1.PHƯƠNG PHÁP ĐỒ THỊ Chu kỳ bán huỷ không phụ thuộc vào nồng độ ban đầu BẬC 1 Chu kỳ bán huỷ phụ thuộc vào nồng độ ban đầu BẬC n khác 1 τ1 2 2n −1 − 1 = (n − 1)kn a n −1 lg τ 1 2 2n −1 − 1 = lg − (n − 1).lg a (n − 1)kn kn Vẽ đồ thị lg τ 1 theo lga Giá trị n được xác định từ hệ số góc của đồ thị 2 tgα... của phản ứng kn Phương trình ARRHERIUS (biểu diễn sự hằng số tốc độ phản ứng vào nhiệt độ E:Năng lượng hoạt hoá d ln K ∆H = 2 dT R T kt K = kn ∆ H = E1 − E 2 d ln K E = 2 dT R T 5 ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ĐẾN TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG HOÁ HỌC CÁCH XÁC ĐỊNH NĂNG LƯỢNG HOẠT HOÁ E d ln k = dT 2 R T E ln k = − + ln k 0 R T Vẽ đồ thị lnk theo 1/T, có dạng đường thẳng, hệ số góc là k = k0 e − E tgϕ = − R E RT Hằng số... thuận Hằng số tốc độ pứ nghịch 2 ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ PHỨC TẠP PHẢN ỨNG THUẬN NGHỊCH BẬC 1 A B kt a 1 kt + kn = ln t kt a − x(kt + kn ) xcb 1 kt + kn = ln t xcb − x kn VỚI kt a xcb = kt + k n 2 ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ PHỨC TẠP PHẢN ỨNG THUẬN NGHỊCH BẬC 1 A B kt a 1 kt + kn = ln t kt a − x(kt + kn ) xcb 1 kt + kn = ln t xcb − x kn VỚI kt a xcb = kt + k n 2 ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ... 4.1.PHƯƠNG PHÁP THẾ Dựa vào các số liệu thực nghiệm, thay thế vào các số liệu đó vào các phương trình động học bậc 1 và bậc 2 để tính toán các giá trị hằng số tốc độ phản ứng Nếu hằng số tốc độ là như nhau theo pt động học bậc 1 BẬC 1 Nếu hằng số tốc độ là như nhau theo pt động học bậc 2 BẬC 2 kn Nếu hằng số tốc độ khác nhau (Tìm phương pháp khác để xác định) BẬC 3 6.CÁC THUYẾT ĐỘNG HỌC VỀ PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ... không có ý nghĩa vật lý Động năng chuyển động của các phân tử tham gia phản ứng mới là yếu tố quyết định tính hiệu quả va chạm η :Xác suất để các phân tử tham gia phản ứng v = σ z.η 6.CÁC THUYẾT ĐỘNG HỌC VỀ PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ THUYẾT PHỨC CHẤT HOẠT ĐỘNG A+ B τ X* →C + D X * Trạng thái chuyển tiếp hay phức chất hoạt động τ Thời gian tồn tại của phức chất hoạt động A+B τ = kn C+D δ u = δ 2 T πµ 6.CÁC THUYẾT ... PHẢN ỨNG DỊ THỂ 2. 1.SỰ KHUYẾCH TÁN 2. 1.1 Định luật Fick 2. 1 .2 Định luật Fick 2. 2.ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG DỊ THỂ THƯỜNG GẶP 2. 2.1.Động học phản ứng bề mặt 2. 2 .2. Các miền phản ứng 2. 2.3.Động học phản... CHEMISTRY, Eighth edtion (20 06), Oxford university press Nguyễn Hữu Phú, HÓA LÝ VÀ HÓA KEO, 20 06, Nhà xuất KHKT Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế, HÓA LÝ, Tập 1 &2, 20 07, Nhà xuất Giáo... k1 B (1) t=0 t x1 A k2 (2) t=0 a t a-x C t=0 t x2 Với x= x1+x2 a kt + kn = ln t a−x kn ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ PHỨC TẠP PHẢN ỨNG SONG SONG BẬC v1 x1 k1 = = v2 x2 k2 Nồng độ sản phẩm phản