slide bài giảng hóa đại cương toc do phan ung compatibility mode

TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG Phản ứng hóa học chia làm phản ứng đơn giản phản ứng phức tạp - Phản ứng đơn giản: Chỉ xảy giai đoạn Ví dụ: N2 (k) + 3H2 (k)  2NH3 (k) - Phản ứng phức tạp: Xảy qua nhiều giai đoạn (có thể nối tiếp song song, đồng thời) Ví dụ: N 2O5  N 2O3  O N O  N O  4NO  2N O  4NO  O ĐỘNG HÓA HỌC - Động hóa học nghiên cứu tốc độ, chế, yếu tố ảnh hưởng đến trình hóa học - Hệ số tỉ lượng phản ứng hóa học: Hệ số phản ứng hóa học mô tả tương tác (tối giản) phân tử phản ứng - Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hóa học: Nồng độ tác chất, nhiệt độ, xúc tác, diện tích bề mặt (phản ứng dị thể) TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG • Tốc độ phản ứng (reaction rate) định nghóa thay đổi nồng độ tác chất hay sản phẩm xảy đơn vị thời gian • Tốc độ phản ứng tức thời Ví dụ cho phản ứng: mA -> sản phẩm Tốc độ tức thời = - (dCA/dt) = k[A]m (Instantaneous rate) Tốc độ phản ứng trung bình  Sự thay đổi nồng độ chất khoảng thời gian xác định change in number of moles of B Average rate  change in time  moles of B  t  Liên hệ tốc độ tức thời trung bình • TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG TỔNG QUÁT • Ví dụ cho phản ứng tổng quát: • aA + bB  cC + dD • Tốc độ phản ứng tổng quát là: • v = k.CaA.CbB • Trong k hệ số tốc độ phản ứng • Ta nói phản ứng bậc a theo chất A bậc b theo chất B • Bậc tổng quát phản ứng a+b+…(nếu nhiều tác chất) Tốc độ theo cấu tử aA + bB  pP + qQ Theo tác chất có dấu -, theo sản phẩm có dấu + Đơn vị tốc độ phản ứng, theo IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry), mol.dm-3.s-1 Hệ số tốc độ phản ứng k  Hệ số tốc độ phản ứng chứa yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng, ngoại trừ nồng độ, nên k số  Hệ số tốc độ phản ứng chủ yếu bị ảnh hưởng nhiệt độ (phương trình Arrhenius), bên cạnh bị ảnh hưởng lượng hoạt hóa, lực ion, xạ ánh sáng, bề mặt chất hấp phụ…  Đơn vị hệ số tốc độ phản ứng phụ thuộc vào bậc phản ứng: phản ứng bậc zero, đơn vị k mol.l-1.s-1  Phản ứng bậc s-1  Phản ứng bậc l.mol-1.s-1  Phản ứng bậc n mol1-n.ln-1.s-1  Với NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ Phản ứng bậc A -> sản phẩm Tốc độ phản ứng: v = - dCA/dt = kCA Lấy tích phân từ (ứng với s CAo) đến t (ứng với t s CA) Ta coù: ln C A  ln C A0  kt  CA ln  CA      kt   Dạng đồ thị biểu dieãn ln C A   kt  ln C A0 Ứng với dạng đồ thị lny = ax + b (bên trái) hay y = ax + b (bên phải) Bán chu kỳ phản ứng • Bán chu kỳ phản ứng, t1/2 thời gian phản ứng diễn đến lúc tác chất nửa so với ban đầu (CA1/2 = 1/2CAo) • Biểu thức tính t1/2: ln 12 0.693 t    k k • Bán chu kỳ phản ứng bậc phụ thuộc k Phản ứng bậc • Dạng 2A  sản phẩm v = -dCA/dt = kC2A Sau lấy tích phân, ta có 1  kt  CA C A0 Bán chu kỳ phản ứng: t 12  kC A0 Dạng A+B  sản phẩm Tốc độ phản ứng v= -dCA/dt=-dCB/dt=kCACB Sau lấy tích phân, ta coù C B0 C A kt  ln C A0  C B0 C A0 C B Phaûn ứng bậc 3A  sản phẩm V = -dCA/dt = kC3A Sau lấy tích phân, ta có: 1 1  kt      C A C A0  BẢNG TÓM TẮT a = initial [reactant A], b = initial [reactant B], k = rate constant x = [product P] at time t, a-x = [reactant] remaining at time t AÛnh hưởng nhiệt độ Qui tắc van’t Hoff tăng nhiệt độ lên 100 tốc độ phản ứng tăng lên 24 laàn”  “Khi kT 10    24 kT  Tổng quát: n   Qui kT 10 n  (2  4) n kT tắc khoảng nhiệt độ không lớn  Ví dụ: Với phản ứng phân hủy N2O5, cho: 5 k C  7.9  10 7 vaø k 30 C  3.6  10 tính k100 C ? 0 Ta coù    k00 C 103 10 k00 C  3.6 10 5   3.86 7 7.9 10 k1000 C k00 C  3.86 10  k1000 C  3.86  7.9 10 7 10 Qui tắc Arrhenius • Arrhenius thấy hầu hết phản ứng hóa học tuân theo phương trình sau: k   e E  RT • k hệ số tốc độ phản ứng, E* (J), lượng hoạt hóa, R số khí (8.314 J/(K.mol)) T nhiệt độ (K) • A số, đo xác suất va chạm có ích • Cả A E* cho theo phản ứng  Năng lượng hoạt hoá, E*, lượng cần thiết nhỏ để phản ứng bắt đầu xảy  Dựa phương trình Arrhenius, biết k1 nhiệt độ T1 tính k2 nhiệt độ T2 theo biến đổi sau: k1 e k2 E  1     R  T2 T1  Ảnh hưởng xúc tác  Khái niệm:  “Chất xúc tác chất làm tăng tốc độ phản ứng tham gia vào tương tác hóa học với phản ứng giai đoạn trung gian, sau phản ứng phục hồi lại giữ nguyên lượng thành phần tác chất hóa học.”  Tác dụng chủ yếu chất xúc tác làm giảm lượng hoạt hóa phản ứng cách thay đổi chế phản ứng từ làm tăng tốc độ phản ứng Biểu diễn ảnh hưởng xúc tác ... phản ứng trung bình  Sự thay đổi nồng độ chất khoảng thời gian xác định change in number of moles of B Average rate  change in time  moles of B  t  Liên hệ tốc độ tức thời trung bình •... “Chất xúc tác chất làm tăng tốc độ phản ứng tham gia vào tương tác hóa học với phản ứng giai đoạn trung gian, sau phản ứng phục hồi lại giữ nguyên lượng thành phần tác chất hóa học.”  Tác dụng chủ