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

Phản ứng dây chuyền không phân nhánh 2.. Phản ứng dây chuyền phân nhánh.

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 hơn là số

hạt ) tham gia vào một quá trình cơ bản Dựa vào phân tử số của quá trình cơ bản người ta phân loại về mặt động học của phản ứng đơn giản ra 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 cơ bản

 Phản ứng hóa học trong đa số trường hợp là sự kế tiếp của nhiều quá trình cơ bản ; sản phẩm của quá trình cơ bản này là chất phản ứng của quá trình cơ bản khác tiếp theo sau

 Phản ứng đơn phân tử là phản ứng trong đó

quá trình cơ bản của nó là sự biến hóa của một phân tử

 Ví dụ: Phản ứng phân hủy của I2 và của N2O I2 → 2I

 Phản ứng lưỡng phân tử là phản ứng mà quá trình cơ bản của nó được thực hiện nhờ sự va chạm của hai phân tử (giống nhau hoặc khác nhau)

 Ví dụ 1: Phản ứng phân hủy của HI thành đơn chất

 Ví dụ 2: Phản ứng giữa axit axetic và rượu etylic

CH3COOH + C2H5OH → CH3COOC2H5 + H2O

 Tốc độ phản ứng lưỡng phân tử này là:

 C1 là nồng độ của CH3COOH

 C2 là nồng độ của C2H5OH

 Phản ứng tam phân tử là phản ứng mà quá

trình cơ bản của nó được thực hiện nhờ sự va chạm đồng thời của ba phân tử

 Ví dụ: phản ứng

 Tốc độ của phản ứng là:

 C1 là nồng độ của NO

 C2 là nồng độ của H2

 Cơ chế phản ứng là tập hợp những

quá trình cơ bản xảy ra trong một

phản ứng hóa học

thực nghiệm và muốn hiểu được cách xác định đó chúng ta phải xét 3 kiểu quá trình cơ bản

 Va chạm đồng thời của phân tử các chất phản ứng là điều kiện cần để một tương tác hóa học xảy ra

 Trong một lượng khổng lồ những phân tử luôn luôn ở trạng thái chuyển động hỗn loạn, xác xuất va chạm đồng thời của 3 phân tử là vô cùng bé cho nên phản ứng tam phân tử là rất hiếm

 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:

1. Phản ứng dây chuyền không phân nhánh

2. 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 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 đó, chỉ một lượng nhỏ những hạt

hoạt động được sinh ra 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 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 2 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 do

 VD: Cl2 + hν → Cl + Cl

 Là giai đoạn kéo dài mạch dây chuyền, trong đó nồng độ gốc tự do không thay đổi, hóa trị tự do 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

 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

 Nếu tốc độ đứt mạch tỉ lệ bậc 2 với 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:

1. 2R1 → ( R1 )2

2. 2R2 → ( R2 )2

3. R1 + R2 → R1R2

 Gồm 4 giai đoạn:

1. Khơi mào

2. Phát triển mạch

3. Đứt mạch

4. Phân nhánh

 Các phản ứng oxi hóa và cháy của 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 theo thời

gian, đưa đến 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 của sự tự đốt nóng của hệ khi 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 kem theo sự giải phóng nl lớn