động học của phản ứng

▪ Nồng độ của cấu tử cần xác định bậc phản ứng được pha ở nồng độ thấp, các cấu tử còn lại có nồng độ cao▪ Sự thay đổi là không đáng kể đối với các chất có nồng độ cao... ❖ Trong phần nà

2.4 ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ PHỨC TẠP

Người soạn: TS Nguyễn Đình Minh Tuấn

k dt

A

d

rnet = − = f − r

Tại điểm cân bằng r net = k f  A eq − k r B eq = 0

Nếu chúng ta bỏ qua hệ số hoạt

độ của các cấu tử, hằng số cân

bằng của phản ứng K là:

 

 eq eq kr f

k A

❖Xác định K bằng phương trình van hoff

A A

−

giả sử rằng ban đầu, [A]00, [B]0=0, khi đó:

[B]=[A]0 - [A] và [B]eq = [A]0 - [A]eq[B]- [B]eq = [A]0 - [A] - ([A]0 - [A]eq) = -[A] + [A]eq

  k f k r (    eq )

dt

d

A A

) (

t

r f

e ( )

0 A A

A

If we know K, then we can calculate k and k

❖Thời gian bán phản ứng

Thời gian bán phản ứng trong

phản ứng thuận nghịch là thời

gian cần thiết để [A]-[A]eq giảm

đi một nửa so với giá trị ban

đầu.

r

f k k

t

+

= ln 2

2 / 1

2.4.1 Phản ứng thuận nghịch – cân bằng

hóa học

A  ⎯ ⎯⎯ ⎯→

2.4.1 Phản ứng thuận nghịch – cân bằng

hóa học

2.4.1 Phản ứng thuận nghịch – cân bằng

hóa học

Bài tập 1

d) Comment these answers

2.4.2 Phản ứng nối tiếp

F B

k - [A]

=

dt

B d

B k

B d

k k

1 2

2.4.2 Phản ứng nối tiếp

F B

A ⎯ ⎯→k1 ⎯ ⎯→k2

[F]=[A]0-[A]-[B]

Case of k 1 = 0.100 s −1 and k 2 = 0.500 s −1 Case of k 1 = 0.50 s −1 and k 2 = 0.10 s −1

2.4.2 Phản ứng nối tiếp

(1) A  B(2) B  F

 

[B]

[A]

k1 k1'dt

[B]

k-[B]

[A]

-k1 k1' 2 k2'dt

[B]

k2 k2'dt

A ⎯ ⎯→k1 ⎯ ⎯→k2

2.4.3 Phản ứng song song (cạnh tranh)

❖ Simplest case: that two competing reactions are first order with negligible reverse reaction

k dt

A d

2 1

2

/

1

k k

0 1

' 0

A k F

F F

        ( ( 1 2 ) 1)

2 1

0 2

' 0

A k G

G G

tỉ lệ của [F]/[G] luôn luôn không đổi

Parallel first-order reactions

2.4.3 Phản ứng song song (cạnh tranh)

❖ Simplest case: that two competing reactions are first order with negligible reverse reaction

❖Các cách để xác định bậc phản ứng:

Xác định bậc phản ứng

0 2

/

1 =

k k

t1/2 = ln2  0,693   0

2 / 1

1

A k

Determination of Reaction Order

multiple reactants

accurately determining the initial rate

=>A better strategy is the Isolation Method

▪ Nồng độ của cấu tử cần xác định bậc phản ứng được pha ở nồng độ thấp, các cấu tử còn lại có nồng độ cao

▪ Sự thay đổi là không đáng kể đối với các chất có nồng độ cao

Determination of Reaction Order

Determination of Reaction Order

H C

k dt

OH H

C

d

5 6

k ='

Troubleshooting

First-order kinetics? Second-order kinetics?

Troubleshooting

A first-order plot fits the data better than a second-order plot

In experimental kinetics, it is extremely important to extend an experiment to a long enough time that the appropriate straight line—and therefore the correct order of the reaction—is determined conclusively.

❖ Trong phần này sinh viên cần

+ Hiểu được ý nghĩa của các phản ứng thuận

nghịch, nối tiếp, song song

+ Hiểu được cách thiết lập phương trình vi phân

trong các trường hợp trên

+ Giải được phương trình vi phân trong trường

hợp phản ứng đơn giản, thuận nghịch Từ đó, biểu diễn được mối quan hệ giữa nồng độ và thời gian + Hiểu và áp dụng được phương pháp cô lập để

xác định bậc phản ứng

3 Sự phụ thuộc của

hằng số vận tốc vào

nhiệt độ

❖Tại sao phản ứng xảy ra?

3 Sự phụ thuộc của hằng số vận tốc

vào nhiệt độ

3 Sự phụ thuộc của hằng

số vận tốc vào nhiệt độ

năng lượng lớn hơn năng lượng hoạt hóa Ea

đối với từng phản ứng

The Arrhenius Relation

✓ Only “activated” molecules can react

✓ Numbers of activated molecules would be governed by the Boltzmann probability distribution

This assumption leads to the Arrhenius relation:

=

E a = N Av ε a is the molar activation energy

R = k B .N Av is the ideal gas constant

lnA RT

E -

❖Xác định năng lượng hoạt hóa

lnA RT

E -

❖Năng lượng hoạt hóa

Exothermic reaction Endothermic reaction

The activation energy (E a ) is the minimum amount of energy required to

initiate a chemical reaction.

3 Sự phụ thuộc của hằng số vận

tốc vào nhiệt độ

❖Ví dụ:

3 Sự phụ thuộc của hằng số vận tốc

vào nhiệt độ

❖Bài tập 2:

3 Sự phụ thuộc của hằng số vận

tốc vào nhiệt độ

❖Ví dụ:

3 Sự phụ thuộc của hằng số vận

tốc vào nhiệt độ

❖ Sử dụng số liệu từ ví dụ trên:

❖ Tính hằng số vận tốc ở 370K So sánh kết quả thu được

với giá trị thu được từ thực nghiệm ở 370K là 2,1×10 -13

cm 3 /(molecules-s)

3 Sự phụ thuộc của hằng số vận

tốc vào nhiệt độ

3 Sự phụ thuộc của hằng số vận

tốc vào nhiệt độ

lượng hoạt hóa khi biết k và nhiệt độ