BÀI GIẢNG ĐỘNG HÓA HỌC

GiỚI THIỆU MÔN HỌC Giảng viên: ThS Nguyễn Minh Quang Email: nguyenminhquang@iuh.edu.vn HÌNH THỨC ĐÁNH GIÁ 20% Thường kỳ 30% Giữa kỳ 50% Cuối kỳ Đạt  Không đạt: học lại NỘI DUNG MÔN HỌC Chương Nội dung Số tiết Một số khái niệm động hóa học Động học phản ứng đồng thể chiều đơn giản Động học phản ứng phức tạp Động học phản ứng xúc tác Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng Phương pháp xác định bậc phản ứng Các thuyết động học phản ứng đồng thể Tổng 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Khắc Chương, Mai Hữu Khiêm, Động hóa học xúc tác, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2008; [2] Nguyễn Hữu Phú, Hóa lý&Hóa keo, NXB Khoa học kỹ thuật, 2003; [3] Mai Hữu Khiêm, Nguyễn Ngọc Hạnh, Trần mai Phương, Hoàng Khoa Anh Tuấn, Bài tập Hóa lý, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2008; CHƯƠNG MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐỘNG HÓA HỌC (Fundamental Definitions of chemical kinetic) Nội dung 1.1 Tốc độ phản ứng hóa học 1.2 Cơ chế phản ứng 1.3 Phương pháp xác định tốc độ phản ứng 1.4 Định luật tác dụng khối lượng 1.5 Phân tử số phản ứng 1.6 Bậc phản ứng 1.1 Tốc độ phản ứng (The Rates of Reactions) Định nghĩa 1.1 Tốc độ phản ứng (The Rates of Reactions) Định nghĩa Được xác định biến thiên lượng chất (chất tham gia hay sản phẩm) đơn vị thể tích sau đơn vị thời gian 1.1 Tốc độ phản ứng (The Rates of Reactions) Biểu thức dNi W  V dt Dấu  1.1 Tốc độ phản ứng (The Rates of Reactions) Dấu   “+” i sản phẩm  “–” i chất tham gia 10 7.1 Thuyết va chạm (Collision Theory) Tốc độ phản ứng: 𝑣 = 𝑘 𝑍𝐴𝐴 𝑒 −𝐸/𝑅𝑇 Tốc độ phản ứng theo động hóa học: v = k.[A]2 = k.n2 Hằng số tốc độ phản ứng: 18 𝑣 𝜋𝑅𝑇 −𝐸/𝑅𝑇 𝑘 = = 2 𝑍𝐴𝐴 𝑒 = 4𝜎 𝑛 𝑛 𝑀 1/2 𝑒 −𝐸/𝑅𝑇 7.1 Thuyết va chạm (Collision Theory) Mơ hình (va chạm khác loại) A + B  C + D Số va chạm đơn vị thời gian quy đơn vị thể tích: 18 𝑍𝐴𝐵 = 2𝑛𝐴 𝑛𝐵 𝜎𝐴𝐵 8𝜋𝑅𝑇 𝜇 1/2 7.1 Thuyết va chạm (Collision Theory) Tốc độ phản ứng: 𝑣 = 𝑘 𝑍𝐴𝐵 𝑒 −𝐸/𝑅𝑇 Tốc độ phản ứng theo động hóa học: Hằng số tốc độ phản ứng: 𝑘= 18 𝜎𝐴𝐵 8𝜋𝑅𝑇 𝜇 1/2 𝑒 −𝐸/𝑅𝑇 𝑘 𝑣= 𝑛𝐴 𝑛𝐵 7.1 Thuyết va chạm (Collision Theory) Trong đó:  nA, nB số phân tử A B đơn vị thể tích;  AB bán kính va chạm trung bình;   khối lượng rút gọn 18 𝜎𝐴𝐵 𝜎𝐴 + 𝜎𝐵 = 𝑀𝐴 𝑀𝐵 𝜇= 𝑀𝐴 + 𝑀𝐵 7.2 Thuyết trạng thái chuyển tiếp (Transition-State Theory) Va chạm Trạng thái trung gian (trạng thái chuyển tiếp) Phân hủy 19 Sản phẩm 7.2 Thuyết trạng thái chuyển tiếp (Transition-State Theory) Năng lượng hoạt hóa Năng lượng hoạt hóa lượng cần tiêu tốn để chuyển chất tham gia phản ứng trạng thái thành phức chất hoạt động hay trạng thái chuyển tiếp 19 7.2 Thuyết trạng thái chuyển tiếp (Transition-State Theory) Mơ hình A + B X* C + D Hằng số tốc độ phản ứng tính: 19 𝑙𝑛𝑘𝑝ư Δ𝐺 ∗ =− + 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 𝑅𝑇 𝑘𝑝ư kT −Δ𝐺 ∗ = − 𝑒 𝑅𝑇 ℎ 7.2 Thuyết trạng thái chuyển tiếp (Transition-State Theory) Trong đó: 19  G* – biến thiên đẳng áp ứng với hai trạng thái đầu phức hoạt động;  k – số Bonzman;  h – số plank 7.2 Thuyết trạng thái chuyển tiếp (Transition-State Theory) Δ𝐺 ∗ 𝑒 − 𝑅𝑇 = 𝐾∗ G* = H* - T.S* 19 H* = E – n.R.T 𝑘𝑝ư kT ∗ = − 𝐾 ℎ 𝑘𝑝ư kT Δ𝑆 ∗ −Δ𝐻 ∗ = 𝑒 𝑅 𝑒 𝑅𝑇 ℎ 7.2 Thuyết trạng thái chuyển tiếp (Transition-State Theory) Giữa H* E có mối quan hệ sau: H* = E – n.R.T 19  n phản ứng đơn phân tử pha khí mơi phản ứng pha lỏng;  n phản ứng lưỡng phân tử pha khí 7.2 Thuyết trạng thái chuyển tiếp (Transition-State Theory) 𝑘𝑝ư 𝑘𝑝ư kT 1+Δ𝑆 ∗ − E = 𝑒 𝐸 𝑒 𝑅𝑇 ℎ 𝑘𝑝ư kT 2+Δ𝑆 ∗ − E = 𝑒 𝐸 𝑒 𝑅𝑇 ℎ H* = E – n.R.T 19 kT Δ𝑆 ∗ −Δ𝐻 ∗ = 𝑒 𝑅 𝑒 𝑅𝑇 ℎ 7.2 Thuyết trạng thái chuyển tiếp (Transition-State Theory) So sánh với phương trình Arrhenius: kT 𝑛+Δ𝑆 ∗ 𝑘𝑜 = 𝑒 𝐸 ℎ 19 7.3 Hiệu ứng muối sơ cấp (Primary Salt Effects) Quan điểm Vai trò đáng quan tâm nghiên cứu động học phản ứng pha lỏng hiệu ứng muối sơ cấp, phản ảnh ảnh hưởng chất điện ly đến số tốc độ phản ứng 19 7.3 Hiệu ứng muối sơ cấp (Primary Salt Effects) Khảo sát mơ hình: AZA + BZB = ABZA+ ZB Phương trình tốc độ biểu diễn là: sản phẩm W = k’.CAB Hằng số cân K: 19 aAB CAB γAB K = aA aB CA CB γA γB γAB CAB = K CA C B γA γB 7.3 Hiệu ứng muối sơ cấp (Primary Salt Effects) Thay vào phương trình tốc độ: W = k’ K γAB C C γA γB A B Hằng số cân K: 𝛾𝐴𝐵 𝛾𝐴 𝛾𝐵 k = k’.K 20 = ko 𝛾𝐴𝐵 𝛾𝐴 𝛾𝐵 ko = k’.K số tốc độ phản ứng dung dịch vơ lỗng, tức k = ko 𝛾𝐴 = 𝛾𝐵 = 𝛾𝐴𝐵 = ... Minh, 2008; [2] Nguyễn Hữu Phú, Hóa lý&Hóa keo, NXB Khoa học kỹ thuật, 2003; [3] Mai Hữu Khiêm, Nguyễn Ngọc Hạnh, Trần mai Phương, Hoàng Khoa Anh Tuấn, Bài tập Hóa lý, NXB Đại học Quốc gia TP