2017 chương 6 động hóa học

Động hóa họcNghiên cứu về tốc độ phản ứng hóa học 1 Tốc độ phản ứng... Chất A phân hủy theo qui luật phản ứng bậc 1.. Tính thời gian để 70% chất A bị phân hủy... Phân rã phóng xạQuá trìn

Động hóa học

Nghiên cứu về tốc độ phản ứng hóa học

1

Tốc độ phản ứng

aA + bB → cC + dD

Tốc độ trung bình

Tốc độ tức thời

Tốc độ phản ứng

Δt

ΔC

A  

Δt

ΔC

C 

A

C

c

1 V a

1

Nồng độ các chất theo thời gian

Áp dụng: Tại 3000C NO2bị phân hủy theo phản ứng:

2 NO2(k) → 2 NO(k) + O2(k)

a Nếu trong 10 giây đầu tiên, nồng độ của NO2 giảm từ 0,080 mol/L tới

0,012 mol/L, tốc độ phản ứng trung bình của NO2trong là?

b Tại một thời điểm, tốc độ phản ứng của NO2là 4.10-3 M/s, tínhtốc độ tạo

O2vàtốc độ chung của phản ứng

Ảnh hưởng của nồng độ lên tốc độ phản ứng

5

Tốc độ phản ứng tỉ lệ thuận với nồng độ các chất tham gia

Nồng độ và xác suất va chạm

Định luật tác dụng khối lượng (1867)

M.Gulberg và P.Wasge

aA + bB → cC + dD

m B

n

A.C k.C

V 

k: hằng số tốc độ, chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ

m, n: bậc phản ứng theo A và B

m + n: bậc toàn phần

Áp dụng: Khí độc CO tác dụng với hemoglobin (Hb) theo phương trình:

3 CO + 4 Hb → Hb4(CO)3

Số liệu thực nghiệm tốc độ đầu của phản ứng tại 200C:

Tính tốc độ phản ứng khi nồng độ CO là 1,30; Hb là 3,20 tại 200C.

Nồng độ (μmol.l-1) Tốc độ phân hủy Hb

(μmol.l-1.s-1)

1,50 2,50 2,50

2,50 2,50 4,00

1,05 1,75 2,80

7

Phản ứng bậc 1

A → Sản phẩm

Nồng độ ban đầu: C0

Nồng độ tại t: Ct

C

t

k.t 0

t C e

k.t C

C

ln

t

0 

Nồng độ chất phản ứng theo thời gian

1 A

k.C

Thời gian bán phản ứng t1/2

Phản ứng bậc 1 có t1/2 = constant

9

k

ln2

t1/2 

Áp dụng Chất A phân hủy theo qui luật phản ứng bậc 1 Tính thời

gian để 70% chất A bị phân hủy Biết hằng số tốc độ k = 0,2 s-1.

Phân rã phóng xạ

Quá trình phân rã phóng tuân theo qui luật phản ứng bậc 1.

Có thể thay m bằng độ phóng xạ



-6C N + e7

11

k.t

m

m

ln

t

0 

Áp dụng Đồng vị phóng xạ131Iđược dùng trong nghiên cứu y học và chữa bệnh

bướu cổ Môt mẫu ban đầu có 1,00 mg đồng vị đó Sau 13,3 ngày lượng iod đó

cònlại 0,32 mg Tìm chu kỳ bán hủy của nó

Áp dụng Xesi 137 (137Ce) làmột đồng vị thường có trong lò phản ứng hạt nhân

Chu kỳ bán hủy của nó là 30,2 năm Sự cố hạt nhân Chernobyl làm phát tán

137Ce ranhiều vùng tại Châu Âu Tính thời gian để lượng chất độc137Cegiảm còn

1%kể từ lúc xảy ra tai nạn

Phương pháp xác định niên đại Carbon 14



-6C N + e7

13

Áp dụng Phương pháp xác định niên đại bằng hàm lượng cacbon phóng xạ

14 được nhà hóa học người Mỹ Willarr Libbv và đồng nghiệp thử nghiệm vào

năm 1949 và mau chóng trở thành phương pháp được ưa chuộn nhất trong

khổ cổ học Một xác ướp Ai Cập có độ phóng xạ là 2,5 nguyên tử phân rã trong

1 phút tính cho 10 gam cacon Xác đinh niên đại của xác ướp này biết rằng ở

các vật sống độ phóng xạ là 15,3 nguyên tử phân rã trong 1 phút tính cho 1

gam cacbon và chukỳ bán hủy của cacbon 14 là 5700 năm

Áp dụng Cacbon 14 phân rã phóng xạ theo phản ứng sau:

Thời gian bán rã là 5730 năm Hãy tính tuổi của một mẫu gỗ khảo cổ có độ

phóng xạ bằng 72% độ phóng xạ của mẫu gỗ hiện tại

e N

C 147 01

14

Quá trình đào thải của thuốc

Tuân theo động học bậc 1

Thời gian bán hủy của thuốc là một thước đo quan trọng giúp bác sĩ

ấn định thời gian, số lần dùng thuốc.

dùng ban đầu là 400 mg

a Tính lượng thuốc còn lại trong huyết tương sau 10 giờ

b Sau thời gian 7 lần t1/2 coi như thuốc đã bị đào thải hết cơ thể, tính phần

trăm lượng thuốc đã bị đào thải

Ảnh hưởng của nhiệt độ lên tốc độ phản ứng

Phương trình Arrhenius

Khá chính xác trong khoảng nhiệt độ hẹp

a

E -RT 0

k = k e

Năng lượng hoạt hóa

A

A *

SP

E a

Hr

Ứng dụng phương trình Arrhenius

Xác định năng lượng hoạt hóa hoặc hằng số tốc độ

Ea: J/mol R = 8,314 J/mol.K

Ea: cal/mol R = 1,987 cal/mol.K

















2 1

a T

T

T

1 T

1 R

E k

k

ln

1

2

















2 1

a T

T

T

1 T

1 2,303.R

E k

k lg

1 2

Áp dụng: Đối với nhiều phản ứng tốc độ sẽ tăng gấp đôi mỗi khi nhiệt độ tăng

lên 100C Giả thiết rằng phản ứng xảy ra ở 305K và 315K.Hãy xác định năng lượng

hoạt hóa của phản ứng

Áp dụng: Phản ứng: 2 NOCl → 2NO + Cl2

Có E =100 kJ/mol Ở 350K có hằng số tốc độ là 8.10-6 l/mol.s Tính hằng số tốc

độ phản ứng tại 450 K

Xúc tác

• Làm tăng tốc độ phản ứng nhưng bảo toàn về lượng

• Làm giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng

• Không làm thay đổi năng lượng Gibbs (G)của hệ

Ví dụ: Phản ứng phân hủy hydrogen peroxide:

2 H2O2(aq)  O2(g) + H2O(l)

Khi không có xúc tác là Ea= 76 kJ

k = Ae −Ea/RT = A x 4.76 x 10 -14

Ảnh hưởng của xúc tác

thêm lượng nhỏ I -, Ea= 57 kJ

k = Ae −Ea/RT = A x 1.02 x 10 -10

Tốc độ tăng 2000 lần

thêm lượng nhỏ enzym catalase, Ea = 8 kJ

k = Ae −Ea/RT = A x 0.04

Tốc độ tăng 10 11 lần

AD: Giải thích (định lượng) tác dụng hoạt hóa phản ứng của chất xúc tác bằng cách so

sánh hằng số tốc độ phản ứng khi có xúc tác và không có xúc tác của các phản ứng:

a Phản ứng 2HI  I2+ H2ở 25 0 C, khi năng lượng hoạt hóa không xúc tác và có xúc tác

lần lượt bằng 185,35 kJ/mol và 58,57 kJ/mol

b Phản ứng 2H2O2  O2 + H2O ở 25 0 C, khi năng lượng hoạt hóa không xúc tác và có

xúc tác lần lượt bằng 150,6 và 46,02 kJ/mol

Xúc tác enzyms

• Là xúc tác sinh học đồng thể có bản chất protein

• Chứa các tâm hoạt động liên kết với chất phản ứng

• Độ chọn lọc cực cao, hoạt tính rất lớn và phản ứng xảy ra t0 thường

• Cực kỳ quan trọng trong các quá trình sinh học, công nghệ

Lên men rượu

Lên men mì chính

Lên men Lactic

Sản xuất mạch nha