Chương 5 phảnưng chất rắn

Chương V PHẢN ỨNG VỚI SỰ THAM GIA CỦA CHẤT RẮN PHẢN ỨNG VỚI SỰ THAM GIA CỦA CHẤT RẮN 1) So sánh đặc điểm phản ứng pha rắn với phản ứng pha khí phản ứng pha lỏng 2) Cấu trúc tính chất chất pha rắn 3) Phản ứng chất pha rắn với chất pha khí 4) Phản ứng chất pha rắn với chất pha lỏng 5) Phản ứng chất pha rắn 6) Phản ứng quang hóa 7) Phản ứng dây truyền PHẢN ỨNG CỦA CÁC CHẤT Ở TRẠNG THÁI RẮN  I CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT CỦA CÁC CHẤT Ở PHA RẮN  Phản ứng hóa học chất rắn xảy có chuyển dịch vật chất có tính chất cục tướng kết tinh, tức phản ứng có chuyển dời chất rắn sản phẩm cuối phải chất rắn Điều có nghĩa pha lỏng pha khí phép tham gia phản ứng sản phẩm cuối phải chất rắn  Sự chuyển dịch vật chất trạng thái rắn qua hoạt động chất rắn phụ thuộc vào linh động tiểu phân riêng biệt mạng tinh thể PHẢN ỨNG CỦA CÁC CHẤT Ở TRẠNG THÁI RẮN 1) Các loại phản ứng chất rắn a) Các phản ứng đồng thể  Khi thay đổi nhiệt độ tinh thể spinen NiAl2O4 trạng thái cân xảy phân bố lại ion: 2 2 3 3  NiA + AlB = Ni B + AlA  số A B số phối trí tứ diện họăc bát diện mạng tinh thể lớn xếp đặc khít oxi PHẢN ỨNG CỦA CÁC CHẤT Ở TRẠNG THÁI RẮN b) Phản ứng đơn tướng hệ không đồng VD: - Quá trình khuếch tán cacbon vào sắt  - Phụ gia cho chất bán dẫn với nồng độ thấp với nguyên tố lạ  - Sự thâm nhập hai tinh thể vào Ag Cu, MgO NiO, NaBr AgBr PHẢN ỨNG CỦA CÁC CHẤT Ở TRẠNG THÁI RẮN  c) Các phản ứng dị thể  Hai hay nhiều chất phản ứng với để hình thành hay nhiều tướng, sản phẩm tách khỏi chất phản ứng chất phản ứng tách khỏi giới hạn tướng  VD: - Sự hình thành màng oxit bề mặt kim loại  - Sự hình thành hợp chất ba cấu tử phản ứng  NiO + Al2O3 = NiAl2O4 PHẢN ỨNG CỦA CÁC CHẤT Ở TRẠNG THÁI RẮN II PHẢN ỨNG CỦA CÁC CHẤT Ở PHA RẮN VỚI CÁC CHẤT Ở PHA LỎNG  Me + n OH = MeO + H2O + ne 3Fe + 12 H2O = Fe3O4 + 8H3O+ + 8e PHẢN ỨNG CỦA CÁC CHẤT Ở TRẠNG THÁI RẮN III PHẢN ỨNG CỦA CÁC CHẤT Ở PHA RẮN VỚI CÁC CHẤT Ở PHA KHÍ  Ni + O2 = "NiO" Viết "NiO" có lượng nhát định Ni3+ đó, Ni2+ tác dụng với Ni3+ tạo vùng trống nên hóa học phải viết "NiO"  M + O2 = MxOy ;  M + H2S = MxSy PHẢN ỨNG CỦA CÁC CHẤT Ở TRẠNG THÁI RẮN  Một số kim loại phản ứng mạnh không tác dụng với oxi tạo thành lớp oxit bao bọc che kín bề mặt kim loại, số kim lọai tạo oxit xốp không bao bọc bề mặt kim loại  Tại có loại oxit? Nguyên nhân?  NếuV MO <  thể tích oxit không đủ che kín thể V M tích kim loại chiếm chỗ trước nên tạo lớp oxit xốp  Nếu V >  thể tích oxit che kín toàn thể V  tích kim loại nên tạo lớp oxit bảo vệ tốt MO M PHẢN ỨNG CỦA CÁC CHẤT Ở TRẠNG THÁI RẮN IV PHẢN ỨNG GIỮA CÁC CHẤT Ở PHA RẮN  Ag2S + 2CuI = 2AgI + Cu2S "NiO" + Al2O3 = NiAl2O4 (Niken alumium spinen) Trong tướng rắn có chuyển động cation nhỏ 10 PHẢN ỨNG DÂY CHUYỀN  Trong phản ứng khơi mào phản ứng đầu dễ xảy Br2 bền H2  Giai đoạn lan truyền: Br + H2 → HBr + H (2)  H + Br2 → HBr + Br (3)  Gốc Br lại phản ứng với phân tử H2 theo (2) để tạo thành gốc H mạch phản ứng tiếp tục kho gốc tự bị trình đó, 33 PHẢN ỨNG DÂY CHUYỀN  Giai đoạn đứt mạch chẳng hạn gặp hai gốc hay va chạm gốc với thành bình phản ứng:  H + Br → HBr (4) ; 2H + M → H2 + M (4') ; 2Br + M → Br2 + M (4'')  Ví dụ: Ở nhiệt độ thường bóng tối hidro clo không phản ứng với nhau, xạ hỗn hợp tia sáng xanh hay tử ngoại phản ứng xảy Hiện tượng giải thích sau: Khi phân tử clo hấp thụ photon, bị phân hủy, tạo thành hai nguyên tử - gốc tự do: Cl  (1) h 2Cl 34 PHẢN ỨNG DÂY CHUYỀN  Mỗi nguyên tử clo tao thành phản ứng với phân tử hidro:  Cl + H2 → HCl + H (2)  tạo phân tử HCl đồng thời giải phóng nguyên tử hidro - gốc tự Nguyên tử H này, phản ứng với phân tử clo, sinh gốc clo mới:  H + Cl2 → HCl + Cl (3) 35 PHẢN ỨNG DÂY CHUYỀN  Gốc Cl lại phản ứng với phân tử H2 theo (2) để tạo thành gốc H mạch phản ứng tiếp tục kho gốc tự bị trình đó, chẳng hạn gặp hai gốc: H + Cl → HCl (4) ; H + H → H2 (4') ; Cl + Cl → Cl2 (4'') hay va chạm gốc với thành bình phản ứng  Trong phản ứng dây chuyền phản ứng (1) gọi giai đoạn khơi mào; phản ứng (2) (3) - giai đoạn phát triển mạch; phản ứng (4) - giai đoạn ngắt mạch 36 PHẢN ỨNG DÂY CHUYỀN  Ở phản ứng xét, giai đoạn phát triển mạch xem lặp lặp lại phản ứng (2) (3) Tập hợp hai phản ứng tạo thành mắt xích dây chuyền Số lượng mắt xích dây chuyền nhiều hay phụ thuộc vaò chất phản ứng hình dạng bình phản ứng 37 PHẢN ỨNG DÂY CHUYỀN  Phản ứng dây chuyền phân nhánh  Đây phản ứng dây chuyền, có tiểu phân hoạt động, tham gia vào phản ứng sở, gây hình thành hai nhiều tiểu phân hoạt động Kết số tiểu phân hoạt động tăng dần theo cấp số nhân trình phản ứng, tốc độ phản ứng tăng nhanh thường kết thúc dạng nổ Ví dụ, đun nóng hỗn hợp oxi - hidro tỉ lệ 1:2 hỗn hợp nổ Đó hỗn hợp xảy phản ứng dây chuyền phân nhánh 38 PHẢN ỨNG DÂY CHUYỀN Quá trình phản ứng biểu diễn sơ đồ sau: 39 PHẢN ỨNG DÂY CHUYỀN  Phản ứng phân hủy phóng xạ Điều có nghĩa thời gian nửa phản ứng số phản ứng cho số đặc trưng cho phản ứng (ở nhiệt độ xác định)  Chu kỳ bán huỷ số vật lý quan trọng chất phóng xạ PHẢN ỨNG DÂY CHUYỀN PHẢN ỨNG DÂY CHUYỀN  Trong phản ứng dây chuyền phân nhánh số trung tâm hoạt động phát triển theo cấp số nhân, phản ứng gia tốc mãnh liệt, nên thường gây tượng nổ Người ta cho phản ứng cháy phản ứng nổ phản ứng dây chuyền phân nhánh  Phản ứng phân rã hạt nhân bom nguyên tử lò phản ứng hạt nhân ví dụ phản ứng dây chuyền phân nhánh Khi nguyên tử 235U bị bắn phá nơtron chậm, hạt nhân bị vỡ thành hai mảnh với khối lượng gần nhau, đồng thời sinh hạt nơtron, trình xảy 42 PHẢN ỨNG DÂY CHUYỀN  Sơ đồ trinh biểu diễn sau: 43 PHẢN ỨNG DÂY CHUYỀN PHẢN ỨNG DÂY CHUYỀN  Phản ứng phân hủy phóng xạ Điều có nghĩa thời gian nửa phản ứng số phản ứng cho số đặc trưng cho phản ứng (ở nhiệt độ xác định)  Chu kỳ bán huỷ số vật lý quan trọng chất phóng xạ 45 PHẢN ỨNG DÂY CHUYỀN 14C (Phóng xạ beta) có 40K (Phóng xạ alpha) có t1/2 = 1,3.109 năm 235U (Phóng xạ alpha) có 28Al (Phóng xạ beta) có 8He (Phóng xạ beta) có t1/2 = 5,7.103 năm t1/2 = 7,1.108 năm t1/2 = 2,3 phút t1/2 = 1,2 giây 46 47 ... CỦA CHẤT RẮN 1) So sánh đặc điểm phản ứng pha rắn với phản ứng pha khí phản ứng pha lỏng 2) Cấu trúc tính chất chất pha rắn 3) Phản ứng chất pha rắn với chất pha khí 4) Phản ứng chất pha rắn. .. pha rắn với chất pha lỏng 5) Phản ứng chất pha rắn 6) Phản ứng quang hóa 7) Phản ứng dây truyền PHẢN ỨNG CỦA CÁC CHẤT Ở TRẠNG THÁI RẮN  I CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT CỦA CÁC CHẤT Ở PHA RẮN  Phản ứng... hC 2, 859 2, 859 E  10  10 Kcal  10 Kcal 8   254 0 10 2, 859 E 10 (4,184.10 )( jun ) 254 0 Nồng độ H2C2O4 giảm 0,04 95 - 0,0383 = 0,0112 M Lượng H2C2O4 phân hủy 10ml 1,12.1 0-4 mol 25 PHẢN