Bài thuyết trình cơ chế phản ứng, phản ứng dây chuyền

Giáo viên giảng dạy: Quách Nguyễn Khánh Nguyên Nhóm thuyết trình: Trần Nhật Minh Nguyễn Thị Hằng Nguyễn Thái Châu Võ Thị Kim Nguyên Trần Thị Trang  Phân tử số là số phân tử ( hay đúng là số hạt ) tham gia vào một quá trình bản Dựa vào phân tử số của quá trình bản người ta phân loại về mặt động học của phản ứng đơn giản thành: _Phản ứng đơn phân tử _Phản ứng lưỡng phân tử _Phản ứng tam phân tử    Ta có một ví dụ sau: Phản ứng: 2N2O5 → 4NO2 + O2 gồm hai giai đoạn: N2O5 → N2O3 + O2 N2O3 + N2O5 → 4NO2 Mỗi một giai đoạn này được gọi là quá trình bản Phản ứng hóa học đa số trường hợp là sự kế tiếp của nhiều quá trình bản ; sản phẩm của quá trình bản này là chất phản ứng của quá trình bản khác tiếp theo sau    Phản ứng đơn phân tử là phản ứng đó quá trình bản của nó là sự biến hóa của một phân tử Ví dụ: Phản ứng phân hủy của I2 và của N2O I2 → 2I và N2O → N2 + O Tốc độ của mỗi phản ứng này là: dC v  KC ( C là nồng độ chất phản ứng ) dt    Phản ứng lưỡng phân tử là phản ứng mà quá trình bản của nó được thực hiện nhờ sự va chạm của hai phân tử (giống hoặc khác nhau) Ví dụ 1: Phản ứng phân hủy của HI thành đơn chất 2HI → H2 + I2 Tốc độ của phản ứng lưỡng phân tử này là: dC v  KC (C là nồng độ của HI) dt   Ví dụ 2: Phản ứng giữa axit axetic và rượu etylic CH3COOH + C2H5OH → CH3COOC2H5 + H2O Tốc độ phản ứng lưỡng phân tử này là: dC v  KC1C2 dt   C1 là nồng độ của CH3COOH C2 là nồng độ của C2H5OH    Phản ứng tam phân tử là phản ứng mà quá trình bản của nó được thực hiện nhờ sự va chạm đồng thời của ba phân tử Ví dụ: phản ứng 2NO + H2 → N2O + H2O Tốc độ của phản ứng tam phân tử có dạng chung là: dC v  KC1C2C3 dt  C1, C2 và C3 là nồng độ của chất phản ứng  Tốc độ của phản ứng là: dC v  KC1 C2 dt C1 là nồng độ của NO  C2 là nồng độ của H2   Cơ chế phản ứng là tập hợp những quá trình bản xảy một phản ứng hóa học  Cơ chế phản ứng được xác định bằng thực nghiệm và muốn hiểu được cách xác định đó chúng ta phải xét kiểu quá trình bản   Va chạm đồng thời của phân tử các chất phản ứng là điều kiện cần để một tương tác hóa học xảy Trong một lượng khổng lồ những phân tử luôn ở trạng thái chuyển động hỗn loạn, xác xuất va chạm đồng thời của phân tử là vô cùng bé phản ứng tam phân tử là rất hiếm   Là phản ứng phức tạp nhiều giai đoạn nối tiếp cho hệ thoạt đầu (trong sự sinh mạch) được tạo những hạt trung gian hoat động (những trung tâm hoạt động) theo một cách nào đó Gồm có: Phản ứng dây chuyền không phân nhánh Phản ứng dây chuyền phân nhánh   Là nguyên tử tự do, gốc tự có hóa trị tự chưa bão hòa, đó có khả phản ứng cao Chúng lôi cuốn được những phân tử có hóa trị bão hòa vào phản ứng và đó lại sinh những hạt hoạt động mới,…Những quá trình tuần hoàn này cứ thế tiếp tục, làm phát triển mạch dây truyền cho đến mạch bị cắt sự hủy diệt của hạt hoạt động Bằng cách đó, chỉ một lượng nhỏ những hạt hoạt động được sinh đầu tiên có thể làm chuyển hóa một lượng lớn những chất đầu thành sản phẩm cuối của phản ứng Phản ứng dây chuyền không phân nhánh gồm giai đoạn:  Khơi mào  Phát triển mạch  Đứt mạch      Khơi mào tức hình thành gốc tự nguyên thủy là giai đoạn khó khăn nhất của phản ứng dây chuyền Sự khơi mào có thể thực hiện bằng sự phân li đồng cực phân tử thành gốc tự do, lượng nhiệt Q cần thiết cho sự phân li thường vào khoảng 50 ÷ 100 kcal/mol Sự phân li phân tử phản ứng thường là khó khăn VD: C2H6 → 2CH3 (Q = 83 kcal/mol)    Một phương pháp khơi mào phổ biến là dùng phản ứng quang hóa Lượng tử ánh sáng với bước sóng đủ ngắn có thể phân li phân tử thành gốc tự VD: Cl2 + hν → Cl + Cl   Là giai đoạn kéo dài mạch dây chuyền, đó nồng độ gốc tự không thay đổi, hóa trị tự bảo toàn VD1: Pứ H2 + Cl2 → 2HCl Khơi mào: Cl2 + hν → Cl + Cl Phát triển mạch: 1) Cl + H2 → HCl + H 2) H + Cl2 → HCl + Cl  VD2: Pứ CH4 + O2 → CH2O + H2O Khơi mào ( tạo thành gốc CH3) CH4 + O2 → CH3 + H2O Phát triển mạch: CH3 + O2 → CH3OO CH3OO → CH2OOH CH2OOH → CH2O + OH OH + CH4 → CH3 + H2O     Là phản ứng hủy diệt hóa trị tự Nếu tốc độ đứt mạch tỉ lệ bậc nhất với nồng độ gốc tự R thì phản ứng gọi là đứt thẳng, kiểu mạch này có thể xảy thành bình VD: R + V → RV ( V: Hóa trị tự thành bình) H + O2 + M → HO2 + M Trong đó tạo gốc HO2 không hoạt động   Nếu tốc độ đứt mạch tỉ lệ bậc với nồng độ tự thì phản ứng gọi là đứt mạch bậc Nếu sự kéo dài mạch được thực hiện bằng một số gốc tự do, thông thường là 2, vd R1 và R2, thì sự đứt mạch có thể xảy bằng kiểu tái kết hợp: 2R1 → ( R1 )2 2R2 → ( R2 )2 R + R2 → R1 R   Gồm giai đoạn: Khơi mào Phát triển mạch Đứt mạch Phân nhánh Các phản ứng oxi hóa và cháy của các khí dễ cháy H2, CO, các hidrocacbon,v.v… là những phản ứng dây truyền phân nhánh VD: Sự oxi hóa khí H2 bởi khí khí O2 pha khí: 2H2 + O2 → 2H2O 1) Khơi mào H2 + O2 → OH + OH 2) Phát triển mạch OH + H2 → H2O + H 3) Phân nhánh mạch H + O2 → OH + O O + H2 → OH + H   Bản chất _ Nếu tốc độ phản ứng hóa học những điều kiện nhất định tăng rất nhanh theo thời gian, đưa đến kết quả là phần lớn khối lượng vật chất phản ứng hết thời gian rất ngắn thì hiện tượng đó được gọi là sự bốc cháy hay sự nổ _ Nếu tốc độ phản ứng không ngừng được tăng lên kết quả của sự tăng số lượng gốc tự hệ ở nhiệt độ không đổi thì đó là sự nổ dây chuyền _ Nếu tốc độ phản ứng phát nhiệt tăng lên kết quả của của của sự tự đốt nóng của hệ điều kiện cân bằng nhiệt bị phá vỡ thì đó là sự nổ nhiệt → Khác với nổ dây chuyền, nổ nhiệt chỉ có thể xảy đối với phản ứng phát nhiệt  Cơ chế có một sự tương tự nhất định giữa phản ứng nổ bom nguyên tử và bom nhiệt hạch _ Sự nổ bom nguyên tử xảy theo chế dây chuyền _ Sự nổ bom nhiệt hạch xảy kết quả tổng hợp các hạt nhân nhẹ kem theo sự giải phóng nl lớn [...]... điều kiện cân bằng nhiệt bị phá vỡ thì đó là sự nổ nhiệt → Khác với nổ dây chuyền, nổ nhiệt chỉ có thể xảy ra đối với phản ứng phát nhiệt  Cơ chế có một sự tương tự nhất định giữa phản ứng nổ bom nguyên tử và bom nhiệt hạch _ Sự nổ bom nguyên tử xảy ra theo cơ chế dây chuyền _ Sự nổ bom nhiệt hạch xảy ra do kết quả tổng hợp các hạt nhân nhẹ... Là phản ứng phức tạp nhiều giai đoạn nối tiếp nhau sao cho trong hệ thoạt đầu (trong sự sinh mạch) được tạo ra những hạt trung gian hoat động (những trung tâm hoạt động) theo một cách nào đó Gồm có: Phản ứng dây chuyền không phân nhánh Phản ứng dây chuyền phân nhánh   Là nguyên tử tự do, gốc tự do có hóa trị tự do chưa bão hòa, do đó có khả năng phản. .. thể làm chuyển hóa một lượng lớn những chất đầu thành sản phẩm cuối của phản ứng Phản ứng dây chuyền không phân nhánh gồm 3 giai đoạn:  Khơi mào  Phát triển mạch  Đứt mạch      Khơi mào tức hình thành gốc tự do nguyên thủy là giai đoạn khó khăn nhất của phản ứng dây chuyền Sự khơi mào có thể thực hiện bằng sự phân li đồng cực phân tử thành... kết quả là phần lớn khối lượng vật chất phản ứng hết trong thời gian rất ngắn thì hiện tượng đó được gọi là sự bốc cháy hay sự nổ _ Nếu tốc độ phản ứng không ngừng được tăng lên do kết quả của sự tăng số lượng gốc tự do trong hệ ở nhiệt độ không đổi thì đó là sự nổ dây chuyền _ Nếu tốc độ phản ứng phát nhiệt tăng lên do kết quả của của... vào khoảng 50 ÷ 100 kcal/mol Sự phân li phân tử phản ứng thường là khó khăn VD: C2H6 → 2CH3 (Q = 83 kcal/mol)    Một phương pháp khơi mào phổ biến là dùng phản ứng quang hóa Lượng tử ánh sáng với bước sóng đủ ngắn có thể phân li phân tử thành gốc tự do VD: Cl2 + hν → Cl + Cl   Là giai đoạn kéo dài mạch dây chuyền, trong đó nồng độ gốc tự do không thay... Là phản ứng hủy diệt hóa trị tự do Nếu tốc độ đứt mạch tỉ lệ bậc nhất với nồng độ gốc tự do R thì phản ứng gọi là đứt thẳng, kiểu mạch này có thể xảy ra trên thành bình VD: R + V → RV ( V: Hóa trị tự do trên thành bình) H + O2 + M → HO2 + M Trong đó tạo gốc HO2 không hoạt động   1 2 3 Nếu tốc độ đứt mạch tỉ lệ bậc 2 với nồng độ tự do thì phản. .. các khí dễ cháy như H2, CO, các hidrocacbon,v.v… là những phản ứng dây truyền phân nhánh VD: Sự oxi hóa khí H2 bởi khí khí O2 trong pha khí: 2H2 + O2 → 2H2O 1) Khơi mào H2 + O2 → OH + OH 2) Phát triển mạch OH + H2 → H2O + H 3) Phân nhánh mạch H + O2 → OH + O O + H2 → OH + H   Bản chất _ Nếu tốc độ phản ứng hóa học trong những điều kiện nhất định tăng rất nhanh... tử tự do, gốc tự do có hóa trị tự do chưa bão hòa, do đó có khả năng phản ứng cao Chúng lôi cuốn được những phân tử có hóa trị bão hòa vào phản ứng và khi đó lại sinh ra những hạt hoạt động mới,…Những quá trình tuần hoàn này cứ thế tiếp tục, làm phát triển mạch dây truyền cho đến khi mạch bị cắt do sự hủy diệt của hạt hoạt động Bằng cách... nồng độ tự do thì phản ứng gọi là đứt mạch bậc 2 Nếu sự kéo dài mạch được thực hiện bằng một số gốc tự do, thông thường là 2, vd R1 và R2, thì sự đứt mạch có thể xảy ra bằng 3 kiểu tái kết hợp: 2R1 → ( R1 )2 2R2 → ( R2 )2 R 1 + R2 → R1 R 2  1 2 3 4  Gồm 4 giai đoạn: Khơi mào Phát triển mạch Đứt mạch Phân nhánh Các phản ứng oxi hóa và cháy của ... về mặt động học của phản ứng đơn giản thành: _Phản ứng đơn phân tử _Phản ứng lưỡng phân tử _Phản ứng tam phân tử    Ta có một ví dụ sau: Phản ứng: 2N2O5 → 4NO2 + O2... độ của NO  C2 là nồng độ của H2   Cơ chế phản ứng là tập hợp những quá trình bản xảy một phản ứng hóa học  Cơ chế phản ứng được xác định bằng thực nghiệm và... đó Gồm có: Phản ứng dây chuyền không phân nhánh Phản ứng dây chuyền phân nhánh   Là nguyên tử tự do, gốc tự có hóa trị tự chưa bão hòa, đó có khả phản ứng cao Chúng