Bài giảng hóa đại cương (phần 5)

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 37 Chương VIII TỐC ĐỘ VÀ CƠ CHẾ PHẢN ỨNG Một số khái niệm: - Động hóa học nghiên cứu tốc độ, chế, yếu tố ảnh hưởng đến trình hóa học: t , chất, xúc tác… - Hệ số tỉ lượng phản ứng hóa học: (nói ‟ nhắc lại) Ví dụ: N  3H  2NH3 Các học sinh tự làm 1, 2, - Phản ứng đơn giản: Chỉ xảy giai đoạn Ví dụ: NO  O3  NO2  O - Phản ứng phức tạp: Xảy qua nhiều giai đoạn ( nối tiếp song song, đồng thời) N 2O5  N 2O3  O Ví dụ: N O  N O  4NO  2N O  4NO  O - Bậc phản ứng: Bằng tầng số mũ nồng độ chất phản ứng ghi biểu thức đònh luật tác dụng khối lượng Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng: 2.1 Ảnh hưởng nồng độ: Theo đònh luật tác dụng khối lượng, ta có: Với phản ứng aA  bB  cC  dD Tốc độ phản ứng xác đònh sau: V  k1C aA C Bb  Tốc độ phản ứng giảm liên tục theo thời gian C A , C B giảm ngược lại VN tăng Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Do đó, ta tác động lên vận tốc phản ứng cách thay đổi nồng độ chất theo thời gian Hằng số tốc độ K (phản ứng thuận K T , nghòch K N ) + Phản ứng bậc 1: 2.303 C K lg sec 1 t C t: thời gian phản ứng (lấy từ 0) C : nồng độ đầu (ở t = 0S) C: nồng độ t + Phản ứng bậc 2: A + B  C ba  x  kt  ln a  b ab  x  + Phản ứng bậc 3: kt  (1) 3A  C 1 1      C A C A0  (2) Trong đó: a, b: nồng độ ban đầu tác chất (với (1)) x: nồng độ chất tham gia phản ứng với (1) nồng độ a tham gia phản ứng (với (2)) t: Thời gian thực phản ứng 2.2 Ảnh hưởng nhiệt độ: Qui tắc VanHôp: “Khi tăng nhiệt độ lên 10 tốc độ phản ứng tăng lên  lần” k   T 10   kT k  n  T 10n  (2  4) n Tổng quát: kT Quy tắc khoảng t không lớn Ví dụ: Phản ứng phân hủy N O , cho k 300 C  3.6  10 5 k 00 C  7.9  10 7 Tính k1000 C Ta có: 3  Vậy: k 00 C 103 k 00 C  k1000 C 3.6  10 5 10 10 10    86     3.86  k1000 C  3.86  7.9  10 7 7 k 00 C 7.9  10 Quy tắc Areniuyt: Cho phép tính xác E  1    k1 R T T   e  1 k2 T: nhiệt độ R = 1.987  K k   e  E RT 38 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 39 E  : Năng lượng hoạt hóa phản ứng (cal) 2.3 Ảnh hưởng xúc tác: Khái niệm: “Chất xúc tác chất làm tăng tốc độ phản ứng tham gia vào tương tác hóa học với phản ứng giai đoạn trung gian, sau phản ứng phục hồi lại giữ nguyên lượng thành phần tác chất hóa học.” Tác dụng chủ yếu chất xúc tác làm giảm lượng hoạt hóa phản ứng cách thay đổi chế phản ứng từ làm tăng tốc độ phản ứng Ví dụ: Phản ứng tổng quát A + B = AB Khi chưa có xúc tác A  b  AB  AB, E1 A  K  A  K  AK, E 2 Khi có xúc tác K: AK  B  AK  B  AB  K, E 3 E 2 , E 3  E1 Nên phản ứng xảy nhanh Cơ chế phản ứng: 3.1 Phản ứng đơn giản: Là phản ứng xảy trực tiếp phân tử Ví dụ: I  H  2HI Hay NO  Cl  2NOCl Những phản ứng đòi hỏi lượng cao 35  100Kcal / mol vì gặp 3.2 Phản ứng ion: - Năng lïng hoạt hóa nhỏ có tham gia ion Thường hpải phân ly thành ion trước (do hòa tan, phóng điện, đun nóng, xạ lượng cao…) HCl  NaOH  NaCl  H O Ví dụ:  H  Cl   Na  OH   NaCl  H O Hay CL  Na  NaCl 3.3 Phản ứng gốc: - Có tạo thành góc tự trước, tiểu phân không bão hòa hóa trò Phản ứng gốc hay xảy theo chế dây chuyền Ví dụ: H  Cl  2HCl + Quá trình tạo gốc tự (khơi mào) h h Cl  2Cl o , hay H  2H + Quá trình phát triển dây chuyền: H  , E   Cl   H  HCl  H  H  , E   H   Cl  HCl  Cl  + Quá trình kết thúc (ngắt dây chuyền) 2Cl   Cl , H   59Kcal 2H   H , H   104kl Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 40 Hoặc H   Cl   HCl  Tóm lại, phản ứng xảy theo chếnào thuận lợi lượng Chương IX DUNG DỊCH LỎNG Khái niệm dung dòch lỏng: - Dung dòch hệ phân tán gồm hai phần dung môi (môi trường phân tán) chất tan (chất phân tán) Các hệ dung dòch tập hợp từ ba pha khác thành chín hệ R R L L K K Ở đây, ta xét dung dòch lỏng Tùy thuộc kích thước chất phân tán người ta chia hệ thành loại: Dung dòch: Huyền phù: Nhũ tương: Đònh nghóa: “Dung dòch hệ đồng thể gồm hai hay nhiều chất mà thành phần chúng thay đổi giới hạn rộng” Vậy dung dòch lỏng tạo thành hòa tan chất K, L, R vào dung môi lỏng Trong giới hạn chương trình, xét tính chất dung dòch lỏng, loãng phân tử Quá trình hòa tan: - Quá trình hòa tan bao gồm hai giai đoạn: + Vật lý: Sự chuyển pha, có H  chuyển pha + Hóa học: H  solvat hóa(dung môi  H O ) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 41 H  hydrat (dung môi  H O ) trình tương tác chất tan dung môi H  hòa tan  H  Hiệu ứng nhiệt hòa tan: Lượng nhiệt thu vào hay phát hòa tan phân tử gam chất tan gọi nhiệt hòa tan Nồng độ dung dòch: “Nồng độ dung dòch lượng chất tan lượng hay thể tích đònh dung dòch dung môi” 3.1 Nồng độ % khối lượng (%) a C%  100% ab a: khối lượng chất tan b: khối lượng dung môi 3.2 Nồng độ phân tử gam hay nồng độ mol: (M) 1000.a a: khối lượng chất tan CM  M.V M: phân tử lượng chất tan V: thể tích dung dòch (ml)  chuyển đổi C M vàC% C M d: khối lượng riêng (g/ml) C%  M 10.d 3.3 Nồng độ Molan (m) a.1000 Cm  M.b a: khối lượng chất tan (g) b: khối lượngn dung môi (g) M: phân tử lượng chất tan 3.4 Nồng độ phần mol: (Ni) n Ni  i  ni   ni mRT R = 0.08 T 0K M V  : atm (thẩm thấu) V: lit dd m: khối lượng   Độ tan Dung dòch bão hòa „ „ Hòa tan: chất tan + dung môi  dung dòch Kết tinh: dung dòch  chất tan + dung môi „ Sự bão hòa: Khi cân hòa tan ‟ kết tinh thiết lập Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com „ 42 Độ tan: Lượng chất tan cần thiết để tạo dung dòch bão hòa điều kiện xác đònh (g chất tan/ 100g dung môi) „ Ví dụ: Độ tan NaCl 100 ml H2O 100oC 35.9g Đònh luật Henry: Nếu Sk độ tan chất khí A, k số, Pk áp suất riêng phần A: S k  kPk „ „ ‟ K số Henry, phụ thuộc chất trình, đơn vò l.atm/mol, atm/(NA) Pa.m3/mol Một số giá trò k: ‟ Oxygen (O2) : 769.2 l.atm/mol ‟ Carbon dioxide (CO2) : 29.4 l.atm/mol ‟ Hydrogen (H2) : 1282.1 l.atm/mol Đònh luật Raoult Áp suất cấu tử i dung dòch loãng phụ thuộc vào áp suất riêng phần mol dung dòch Pi  Ni Pi Nhắc lại đònh luật Dalton hỗn hợp khí: PA  N A Ptotal Psolution   N i Pi i „ „ „ „ „ P0i áp suất cấu tử tinh khiết Ni phần mol cấu tử i dung dòch Đònh luật Raoult không lực hút dung môi ‟ dung môi chất tan ‟ chất tan lớn lực hút chất tan ‟ dung môi dung dòch Đònh luật Raoult không lực hút dung môi ‟ dung môi chất tan ‟ chất tan lớn lực hút chất tan ‟ dung môi dung dòch Tại điểm sôi chất lỏng tinh khiết, áp suất dung dòch < 1atm Do đó, cần nhiệt độ cao để đạt áp suất atm cho dung dòch (TS) Ta có: TS  K S Cm „ KS số, phụ thuộc chất dung môi Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 43 Độ hạ nhiệt độ đông đặc Độ hạ nhiệt độ đông đặc đònh nghóa: Tđ = Kđ.Cm Bảng Kđ Ks cho số dung môi Solvent Boiling Point (°C) Aniline Acetic Acid Benzene Carbon Disulfide Carbon Tetrachloride 184.3 118.1 80.1 Kb (°C/(mol Freezing Point Kf (°C/(mol (°C) kg-1)) kg-1)) 3.69 ‟5.96 ‟5.87 3.07 16.6 ‟3.90 2.65 5.5 ‟4.90 46.2 2.34 ‟111.5 ‟3.83 76.8 4.88 ‟22.8 ‟29.8 Chloroform Cyclohexane 61.2 80.74 3.88 2.79 ‟63.5 6.55 ‟4.90 ‟20.2 Diethyl Ether 34.5 2.16 ‟116.2 ‟1.79 Ethanol Formic acid 78.4 101.0 1.19 2.4 ‟114.6 8.0 ‟1.99 ‟2.77 Nitrobenzene 210.8 5.24 5.7 ‟7.00 Phenol 181.75 3.60 43.0 ‟7.27 Water 100.00 (exact) 0.52 0.0 ‟1.86 Sự thẩm thấu „ „ „ „ Là di chuyển dung môi từ dung dòch có nồng độ cao đến dung dòch có nồng độ thấp thông qua màng bán thẩm Màng bán thẩm: Chỉ cho số cấu tử dung dòch qua Ví dụ màng tế bào Màng bán thẩm cho cấu tử chuyển qua theo hướng Khi dung môi chuyển động qua màng, mức dung dòch cân  ... http://www.simpopdf.com 39 E  : Năng lượng hoạt hóa phản ứng (cal) 2.3 Ảnh hưởng xúc tác: Khái niệm: “Chất xúc tác chất làm tăng tốc độ phản ứng tham gia vào tương tác hóa học với phản ứng giai đoạn trung... gian, sau phản ứng phục hồi lại giữ nguyên lượng thành phần tác chất hóa học.” Tác dụng chủ yếu chất xúc tác làm giảm lượng hoạt hóa phản ứng cách thay đổi chế phản ứng từ làm tăng tốc độ phản ứng... Quá trình hòa tan bao gồm hai giai đoạn: + Vật lý: Sự chuyển pha, có H  chuyển pha + Hóa học: H  solvat hóa( dung môi  H O ) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com