hoa_dai_cuong_quyen_chuong_3.ppt

Cân bằng trong hệ dị thể ở đó các cấu tử không phản ứng hóa học với nhau, nhưng có xảy ra các quá trình biến đổi pha của các cấu tử được gọi là cân bằng pha. Cấu tử:[r]

Trường Đại Học Điện Lực

Chương

Trạng thái

Quá trình II

II

III

Năng lượng

IV

Hệ, pha

Hệ + Môi trường xung quanh = Vũ trụ Phân loại hệ:

Hệ dị thể Hệ động thể

Hệ đoạn nhiệt:Q =

Hệ đẳng nhiệt: T =

Hệ đẳng áp : P =

Hệ đẳng tích :V =

I Hệ, pha

2 Pha

Là tập hợp phần đồng thể hệ

Giống thành phần hóa học tính chất hóa

lý.

Được phân cách với pha khác bề mặt phân

chia pha.

II Trạng thái

Trạng thái hệ được xác định tập hợp thơng

số biểu diễn tính chất hóa lý hệ.Ví dụ: nhiệt độ, áp suất, thể tích, nồng độ…

Ví dụ : Khí lý tưởng PV = nRT →P = nRT/V

Dung dịch m = V.d

Trạng thái cân bằng: là trạng thái tương ứng với hệ cân

bằng thông số trạng thái giống điểm hệ không thay đổi theo thời gian.

 Định nghĩa: đại lượng vật lý nhiệt động

biểu diễn trạng thái hệ

 Phân loại:

• Thơng số khuyếch độ (dung độ) (có tính cộng): là các

thông số phụ thuộc vào lượng chất: V, m, lượng

• Thơng số cường độ (đặc trưng cho hệ): là các thông số

không phụ thuộc vào lượng chất: T, p, d, C, thể tích riêng, thể tích mol …

Chất phải tinh khiết trạng thái liên hợp bền Nếu chất rắn phải dạng đa hình bền

Nếu chất khí phải khí lý tưởng

Nếu chất dung dịch C = mol/lít

Áp suất chuẩn 101,325 kPa (tương ứng atm) Nhiệt độ chuẩn nhiệt độ

2 Hàm trạng thái

Một đại lượng gọi hàm trạng thái của hệ biến thiên đại lượng phụ thuộc vào trạng thái đầu vào trạng thái cuối hệ, không phụ thuộc vào cách tiến hành

III Quá trình

Quá trình nhiệt động biến đổi xảy hệ có liên quan đến biến đổi dù tham số trạng thái

Khi có biến đổi( dù tham số nhiệt

Quá trình xảy nhiệt độ khơng đổi: q trình đẳng nhiệt ( T = const)

Quá trình xảy áp suất khơng đổi: q trình đẳng áp ( p = const)

Quá trình bất thuận nghịch: Tất trình tự

diễn tự nhiên bất thuận nghịch

Quá trình thuận nghịch

Quá trình tự diễn biến: trình hệ tự động

biến đổi mà không cần can thiệp từ bên ngồi

Q trình khơng tự diễn biến: q trình khơng

IV Năng lượng

Là thước đo vận động vận động chất

 Động năng: dạng lượng đặc trưng cho

một vật chuyển động:

2

2

mv Eđ 

 Thế năng: dạng lượng mà hệ có vị trí

của trường lực Et mgh

 Điện năng: lượng chuyển động

tiểu phân tích điện ( electron, ion…)

 Hóa năng: lượng gắn liền với trình

Động

Thế

Điện

Hóa

Ngoại

Nội

Năng lượng

Định luật bảo tồn chuyển hóa lượng

Năng lượng vũ trụ không đổi Nếu hệ giảm lượng lượng mơi trường quanh phải tăng tương ứng Khi dạng lượng chuyển thành dạng khác phải có quan hệ định lượng nghiêm ngặt

Chuyển

năng lượng thực dạng công

Cách chuyển năng lượng

Chuyển

Phương trình nhiệt hóa học

II III

Nội dung

Các đại lượng nhiệt động

 Nội U  Entanpi H

 Nhiệt dung C

Nội U

Nội năng: dự trữ lượng chất

U = E toàn phần – (động + năng).

Đơn vị đo: J/mol, cal/mol

Không thể xác định U: U = U2 – U1

Xác định U: Q = U + A = U + p V

Trong q trình đẳng tích: V =

Entanpi H

Trong trình đẳng áp: p = const U = U2 – U1

V = V2 – V1

QP = (U2 – U1) + p(V2 – V1) = (U

2 + pV2) – (U1 + pV1) = H2 – H1

QP = H

H = U + PV - entanpi

- dự trữ E + khả sinh công tiềm ẩn hệ

- hàm trạng thái - Đơn vị đo: kJ/mol

Trong nhiệt động học hóa học phân tử, enthalpy (kí

hiệu thơng dụng ΔH) hàm trạng thái diễn tả biến thiên nhiệt động hệ, thường dùng để

 Nhiệt dung C

Nhiệt dung: lượng nhiệt cần dùng để nâng nhiệt độ chất

lên thêm 100

Nhiệt dung riêng - nhiệt dung mol chất Đơn vị đo: J/mol.K

dT dQ

Cp  p CV dQdTV

Qp = H QV = U

Đối với khí lý tưởng: Cp – CV = R

dT H d

Cp  

Quá trình mở

Đối với trình mở hệ trao đổi lượng với bên ngồi dạng nhiệt cơng, hiệu Q-A phụ thuộc vào trạng thái đầu trạng thái cuối hệ, hồn tồn khơng phụ thuốc vào đường

1 2

a b

c

Gọi U1 nội hệ trạng thái U2 nội hệ trạng thái độ biến thiên nội tính sau: U U2  U1

Nguyên lý thứ nhất

Trong chu trình, ta khơng cấp nhiệt cho hệ ( Q=0) thì hệ khơng thể sản sinh cơng cho mơi trường( A=0), có nghĩa khơng thể chế tạo động vĩnh cửu lọai 1

Nếu hệ nhận nhiệt Q>0 Nếu hệ sinh cơng A>0

Đối với q trình đóng ∆U =0

Đối với trình mở ∆U = const, phụ thuộc vào trạng thái đầu trạng thái cuối hệ

Công nhiệt số q trình thuận nghịch nhiệt động khí lý tưởng

Q trình đẳng tích( dV=0)

) (T2 T1 nC

U

Qv  v  v 

Cơng: khơng có cơng giãn nở δA = pdV =0

Quá trình đẳng áp ( p=const)

Công: δA = pdV = pΔV = nR∆T

Nhiệt

Nhiệt Qp H p nCp(T 2 T1)

Q trình đẳng nhiệt ( T=const)

Cơng 1 ln ln P P nRT V V nRT

II PHƯƠNG TRÌNH NHIỆT HĨA HỌC

1) Nhiệt q trình hóa học

2) Định luật Hess hệ quả

1 Nhiệt q trình hóa học

a) Hiệu ứng nhiệt

b) Phương trình nhiệt hóa học

c) Nhiệt tiêu chuẩn

a Hiệu ứng nhiệt

Hiệu ứng nhiệt: lượng nhiệt Q mà hệ thu vào/phát

qúa trình hóa học

Thơng thường pư diễn điều kiện đẳng áp: Qp = H Hiệu ứng nhiệt Q = U + pV = U V = 0

Trong phản ứng có chất lỏng chất rắn tham gia Trong phản ứng có chất khí:

p V = RT n n = H = U

n  H  U

QUAN HỆ GiỮA ∆H VÀ ∆U

H = U + P.V

Phản ứng có chất rắn, chất lỏng

V  nên H  U

Phản ứng có chất khí

P.V = n.R.T (xem khí khí lý tưởng)

H = U + n.R.T

n =  (số mol khí)sp - (số mol khí)cđ

b Phương trình nhiệt hóa học

Quy ước: Phản ứng thu nhiệt có  H > 0

Phản ứng tỏa nhiệt có  H < 0

→ Trong điều kiện bình thường, phản ứng tỏa nhiệt ( H < 0) phản ứng có khả tự xảy

 Phương trình nhhiệt hóa học phương trình phản ứng

Ví dụ:

Zn(r) + 2HCl(dd) = ZnCl2(dd) + H2(k), = -152.6kJ/mol ½ H2(k) + ½ Cl2(k) = HCl(k) = -92,8kJ/mol

C(gr) + H2O(k) = CO(k) + H2(k), = + 131,3 kJ/mol

Chú ý: hiệu ứng nhiệt tỷ lệ với lượng chất phản ứng

và sản phẩm

H2(k) + Cl2(k) = 2HCl(k) = - 185,6kJ/mol

c Nhiệt tiêu chuẩn

Lượng chất: mol

Áp suất: atm Ký hiệu (Nhiệt độ: 250C = 298K)

0 298

d Hiệu ứng nhiệt trình

Nhiệt tạo thành Nhiệt đốt cháy

Nhiệt q trình chuyển pha Nhiệt hịa tan

Nhiệt tạo thành (hiệu ứng nhiệt phản ứng tạo thành mol chất từ đơn chất tương ứng bền)

Ký hiệu nhiệt tạo thành tiêu chuẩn:  của đơn chất bền = 0

Nhiệt tạo thành tiêu chuẩn giá trị tra bảng Nhận xét:

Htt đa số chất âm Htt âm, hợp chất

càng bền.

Trong dãy đồng đẳng, M nhiệt tạo thành . HCVC: Htt hợp chất loại nhóm

Nhiệt đốt cháy

Nhiệt đốt cháy hiệu ứng nhiệt phản ứng: 1mol HCHC + O2(k) → CO2(k) + H2O(l) + …

Ký hiệu nhiệt đốt cháy tiêu chuẩn

Nhiệt đốt cháy chất đại lượng tra bảng Nhận xét:

Tất chất có nhiệt đố cháy âm

Nhiệt đốt cháy chất thường lớn nhiệt

Nhiệt trình chuyển pha

Quá trình thăng hoa: I2(r) = I2(k) 62,44 kJ Quá trình bay hơi: H2O(ℓ) = H2O(k) 44,01 kJ Q trình nóng chảy: AlBr3(r) = AlBr3(ℓ) 11,33 kJ Q trình chuyển từ vơ định hình sang trạng thái tinh thể:

B2O3(vđh) = B2O3(tt) 18,39 kJ

Quá trình chuyển biến đa hình từ dạng grafit sang kim

cương:

Nhiệt hòa tan

Nhiệt hòa tan là hiệu ứng nhiệt q trình hịa tan

1 mol chất tan vào dung mơi

Q trình hịa tan đa số thu nhiệt Nhiệt hòa tan tương đối nhỏ ( 40kJ)

Nhiệt hòa tan phụ thuộc nhiều vào lượng chất dung môi

H2SO4(ℓ) + H2O(ℓ) = H2SO4.H2O(dd) -28,05 kJ/mol

H2SO4(ℓ) + 100H2O(ℓ) = H2SO4.100H2O(dd) -73,32 kJ/mol

H2SO4(ℓ) + 104H2O(ℓ) = H2SO4.104H2O(dd) -86,23 kJ/mol

H2SO4(ℓ) + H2O(ℓ) = H2SO4.H2O(dd) -95,18 kJ/mol

 H0298

 H0298

 H0298

Nhiệt phân ly

• Nhiệt phân ly: là hiệu ứng nhiệt trình

phân ly mol chất thành nguyên tử trạng thái khí

• Nhiệt phân ly chất thường dương có giá

2 Định luật Hess hệ quả

a. Định luật Hess: Hiệu ứng nhiệt phản ứng hóa học phụ thuộc vào chất trạng thái của chất đầu sản phẩm cuối không phụ thuộc vào đường trình, nghĩa không phụ thuộc vào số lượng đặc điểm các chất giai đoạn trung gian.

A B , H1 = HB -HA

H1 = HB –Hc+Hc-HA

C H1 = H3 + H2

Trong điều kiện , hiệu ứng nhiệt

phản ứng tổng hiệu ứng nhiệt phản ứng trung gian

H1

H2

Ví dụ

2Al(r)+ 3/2O2(k) = Al2O3 (1) = -1676.0kJ/mol

S(r) + 3/2 O2(k) = SO3(k) (2) = -396,1kJ/mol

2Al(r) + 3S(r) + 6O2(k)= Al2(SO4)3 (r),(3) = -3442 kJ/mol

Al2O3 (r) + 3SO3(k) = Al2(SO4)3 (r), (4) = ?

(4) = (3) – [(1) + 3x(2)] →

1 H  H  H  H  ) 3

( 1 2

3

4 H H H

b Hệ quả

 Hệ 1

 Hệ

 Hệ (định luật Laviosier La Plase)

A → B ∆Ht

B → A ∆Hn

Ht = - Hn

Htt + Hpl = → Ht = - Hpl

    



H pu H sptt Hcdtt

    



3 Áp dụng định luật Hess

a Tính hiệu ứng nhiệt q trình

 Áp dụng định luật Hess  Áp dụng hệ

b. Tính lượng liên kết

Ví dụ 1: Áp dụng định luật Hess

C(gr) + O2(k) = CO2(k) (1), = -393.5kJ/mol CO(k) + ½O2(k) = CO2(k) (2), = -283.0kJ/mol

C(gr) + ½ O2(k) = CO(k) (1) – (2)

= -393.5 + 283.0 = -110.5 kJ/mol

0 298

H



0 298

H



0 298

H

   

Hpu Hsptt Httcd

     

Hpu Hsptt Hcdtt

-∆H0

tt (AB) - ∆H0tt(CD) ∆H0tt (AC) + ∆H0tt(BD)

∑∆H0

tt (sp)-∑∆H0tt (cđ)

Ví dụ 2: TÍNH ∆H THEO NHIỆT TẠO THÀNH

Phản ứng: CO(k ) + ½ O2(k)= CO2(k)

(kJ/mol): -110,52 -393,5

-107,61 -389,80

= -393.5 – (-110,52) = -283,01 kJ = -389,80 – (-107,61) = -282,19 kJ

TÍNH ∆H THEO NHIỆT ĐỐT CHÁY

VD 4:

C(gr) + ½ O2(k) = CO(k) H0298 = ?

C(gr) + O2 (k) = CO2(k) , (H0298)đc = - 393.5kJ/mol

CO2(k) =CO(k) + ½O2 (k) , - (H0298)đc = +283.0kJ/mol C(gr) + ½ O2(k) = CO(k)

H0298 = (H0298)đcC - (H0298)đc CO= - 110,5kJ

H°pư =[aH°đc(A)+bH°đc(B) - [cH°đc (C)+dH°đc(D)]

     

TÍNH ∆H THEO NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT

Hpư = (Elk)cđ -(Elk)sp Hpư = (Elk)đứt -(Elk)tt

H-H(k) + Cl-Cl(k) → 2H-Cl(k)

2H(k)

ElkH2

+ 2Cl(k)

ElkCl2

-2ElkHCl

H0298 = [Elk(H2 )+Elk(Cl2)] – [2Elk (HCl)]

Các chất phản ứng trạng thái khí

Bài 2

CHIỀU CỦA CÁC QUÁ TRÌNH HÓA HỌC

I. ENTROPI

I ENTROPI

1. Entropi – Thước đo độ hỗn độn

một chất hay hệ

2. Sự biến thiên entropi trình

1 ENTROPI

Tiên đề 1: Entropy hàm trạng thái hệ biến thiên entropy phụ thuộc vào trạng thái đầu trạng thái cuối mà không phụ thuộc vào dạng đường

Tiên đề 2: Trong tự nhiên, biến thiên entropy hệ lớn nhiệt lượng trao đổi ΔQ chia cho nhiệt độ tuyệt đối

T Q S 

 Dấu = ứng với trình thuận ngịch

Đơn vị đo: J/mol.K Entropi tiêu chuẩn:

Lượng chất: mol

Nhiệt độ: 298oK Ký hiệu Áp suất: 1atm

Nhận xét:

Đối với chất: S(hơi) > S(lỏng) > S (rắn)

Đối với chất: T tăng làm tăng S, P tăng làm giảm

S

S chất vô định hình > S chất dạng tinh thể

Ở trạng thái vật lý, phân tử, hệ phức tạp S

càng lớn

298

a Entropy thuộc tính khuếch độ hệ, tức có cộng tính, giá trị phụ thuộc lương chất

b Entropy hàm trạng thái, biến thiên entropy hệ trình phụ thuộc vào trạng thái đầu cuối hệ, không phụ thuộc đường

Quá trình thuận nghịch

     1

2 ( )tn

T Q S S S       1

2 ( )ktn

T Q S

S

S 

c Entropy đặc trưng mức độ hỗn loạn tiểu phân hệ

W k

S  ln K: số Boltzmann

2 Sự biến thiên entropi trình hóa học

a Entropy hệ lập

Với hệ lập, khơng có trao đổi vật chất, lượng với môi trường nên δQ =0 Do ΔS >=0

Hệ

lập Hướng diễn biến

ΔS>0

( trình bất thuận nghịch)

S tăng

Đạt giới hạn

ΔS = 0( trình thuận nghịch)

Quá trình đẳng áp: ln T T C

Sp  p 

Quá trình đẳng tích:

1 ln T T C

Sv  v 

Quá trình đẳng nhiệt:

2 1 ln ln P P nR V V nR T Q

S  T  

b Sự biến thiên entropi q trình hóa học

Cho phản ứng tổng quát:

aA + bB + … = cC + dD + …

  



Ví dụ

C(gr) + CO2(k) = 2CO(k) Tính:

5.74 213.68 197.54 (J/mol.K) 33.44 291.76 248.71 (J/mol.K)

K J CO S C S CO S S / 66 . 175 ] 68 . 213 74 . 5 [ 54 . 197 2 )] ( ) ( [ ) (

2 2980 2980 2980 2

II BIẾN THIÊN NĂNG LƯỢNG TỰ DO GIBBS ( đẳng áp đẳng nhiệt)

1. Biến thiên lượng tự Gibbs chiều diễn trình hóa học

2. Tác động nhiệt độ lên chiều hướng diễn ra trình hóa học

Thế đẳng nhiệt đẳng áp hay gọi lượng tự Gibbs hàm trạng thái hệ

G = H- TS Đơn vị tính J calo

G < 0: qt tự xảy ra; pư xảy theo chiều thuận

G > 0: qt không tự xảy ra; pư xảy theo chiều nghịch G = 0: trình đạt trạng thái cân bằng

2 Tác động yếu tố lên chiều hướng diễn q trình hóa học

H S G Khả phản ứng

- + - Tự xảy T

+ - + Không tự xảy T - - +/- Tự xảy T thấp

+ + +/- Tự xảy T cao

Khi T, p = const phản ứng tự xảy khi:

0

 

 



3 Biến thiên lượng tự chuẩn chất q trình hóa học

a. Biến thiên lượng tự chuẩn chất

b. Biến thiên lượng tự chuẩn q trình hóa học

a Biến thiên lượng tự chuẩn chất

Lượng chất: mol

Áp suất: atm Ký hiệu

Các chất dạng định hình bền

Đơn vị đo: kJ/mol

0 298

G

b G0 q trình hóa học

Theo định luật Hess:

Theo phương trình: G0 = H0 - TS0

Theo số cân bằng: G0 = -RTlnK

     

GT0 GT0,tt(sp) G0T,tt(cd)

) 1 1 ( 2 T T H T G T

GT T

     

Ví dụ

CaCO3(r) = CaO(r) + CO2(k)

-1205.93-634.94 -392.92 92.63 39.71 213.31

-1129 -604 -394.38

0 1500

298 , G

G   ) / (

298 kJ mol

H tt  ) . / (

298 J mol K

S

) /

(

0

298 kJ mol

G  130.62kJ (-1129) -(-394.38)] [-604 ) ( )] ( ) (

[ 2980 2980 2 2980 3

0 298         

178070J 178.07kJ (-1205.93) -(-392.92)] [-634.94 ) ( H )] ( H ) ( H [

H0298 0298 0298 2 0298 3

         

 CaO CO CaCO

60.39J/K 1 92.63 -213.31] [39.71 ) ( )] ( ) ( [S

S0298 0298 2980 2 2980 3

     

 CaO S CO S CaCO

130273.78J 39 . 160 298 178070 298 H

G0298 0298 2980

c Thế đẳng áp tiêu chuẩn chiều diễn của q trình hóa học

Trên thực tế:

G0 < – 40 kJ  G <  phản ứng xảy hoàn

toàn theo chiều thuận

G0 > + 40 kJ  G >  phản ứng xảy hoàn

toàn theo chiều nghịch

– 40 kJ < G0 < + 40 kJ  G  phản ứng

Bài 3

CÂN BẰNG PHA

Cân pha hệ cấu tử

II

III Ảnh hưởng áp suất, nhiệt độ

IV

Một số khái niệm

I

Giản đồ trạng thái nước

I Một số khái niệm

Pha:

Tập hợp phần đồng hệ có thành phần, tính chất lý học hóa học giống có bề mặt phân chia với phần khác hệ gọi pha

Hệ đồng thể hệ dị thể:

Cân pha:

Cân hệ dị thể cấu tử khơng phản ứng hóa học với nhau, có xảy trình biến đổi pha cấu tử gọi cân pha

Cấu tử:

Số cấu tử độc lập ( ký hiệu K) :

Số nhỏ cấu tử đủ để mô tả thành phần tất pha có hệ gọi số cấu tử độc lập

Số cấu tử độc lập = tổng số cấu tử - số hệ thức liên hệ nồng độ

Số bậc tự do( ký hiệu C):

II Cân pha hệ cấu tử

Qui tắc pha:

C= K – F + 2

Trong hệ cấu tử, số pha nhiều Nếu hệ gồm pha: C = 3-1 =

III Ảnh hưởng áp suất, nhiệt độ

1 Ảnh hưởng áp suất đến nhiệt độ chuyển pha

Nếu mol chất tinh khiết chuyển từ pha I sang pha II cách thuận nghịch Khi cân thiết lập, biểu thơng qua phương trình Claussius – Clapeyron I Phương trình mơ tả ảnh hưởng áp suất đến nhiệt chuyển pha hệ cấu tử

V T

dT dP

Với q trình hóa hơi:

λ> ΔV = Vh – Vl > nên dP/ dT >

Nghĩa áp suất tăng nhiệt độ sơi tăng

Với q trình nóng chảy:

λ> ΔV = Vl – Vr > nên dP/ dT>0

Nghĩa áp suất tăng nhiệt độ nóng chảy cũng tăng Riêng nước vài chất khác ngược lại

Với trình thăng hoa:

λ> ΔV = Vh – Vr > nên dP/ dT>0

2 Ảnh hưởng nhiệt độ đến áp suất bão hòa

Áp dụng phương trình Claussius – Clapeyron I cho cân mol chất rắn hay mol chất lỏng với bão hịa

V T dT dP   

Vì thể tích mol pha lớn nhiều so với pha rắn pha lỏng, mặt khác áp suất tương đối thấp ta xem pha tuân theo định luật khí lý tưởng nên, phương trình viết lại

2 ln RT dT P d 

 ln ( 1 )

IV Giản đồ trạng thái nước

Giản đồ biểu diễn phụ thuộc trạng thái hệ cân pha hệ vào điều kiện bên gọi giản đồ trạng thái

A B

O

C Hơi nước

nước lỏng Nước

đá

0.01oC

4.579 mmHg

to

Áp suất

C = K-F+2 = 1-1+2 =2

Đường OB( gọi đường hóa hơi):

Biểu diễn phụ thuộc áp suất bão hòa nước lỏng vào nhiệt độ

RT l h hh e K P  

 1 *

/

Đường OC( gọi đường thăng hoa):

Biểu diễn phụ thuộc áp suất bão hòa nước đá vào nhiệt độ

RT r h th e K P  

 2 *

Đường AO( gọi đường nóng chảy):

Biểu diễn phụ thuộc nhiệt độ đông đặc nước vào áp suất

V T

dT

dP nc   

Trên đường, hệ tồn pha cân bằng, bậc tự hệ: C = 1-2+2 = 1

Ba đường OA, OB,OC gặp điểm O Điểm gọi điểm ba, tồn cân

giữa pha rắn, lỏng, Tại bậc tự hệ

Bài 4

ĐỘNG HÓA HỌC

Ảnh hưởng nồng độ

II

III Ảnh hưởng nhiệt độ

IV

Tốc độ phản ứng

I

KJ G0  150



Nhiệt động học dựa vào độ biến thiên lượng Gibbs để dự đốn phản ứng hóa học xảy hay khơng khơng xác định điều kiện để thực phản ứng xảy Ví dụ hai phản ứng sau đây:

NO(k) + 1/2O2(k) = NO2(k)

H2(k) + 1/2O2(k) = H2O(k)

Mở đầu

KJ G0  465

I Tốc độ phản ứng hóa học

1 Định nghĩa:

Tốc độ phản ứng đại lượng đặc trưng cho diễn biến nhanh hay chậm phản ứng Nó đo độ biến thiên nồng độ chất phản ứng đơn vị thời gian

2 Tổng quát với phản ứng:

aA + bB → dD + eE

Tốc độ trung bình: 1 1 1             t C d t C b t C a

V A B D

Tốc độ tức thời phản ứng tính vi phân nồng độ theo thời gian:

1

1

 

 

dt dC d

dt dC a

II Ảnh hưởng nồng độ

1 Định luật tác dụng khối lượng

Tại nhiệt độ xác định, tốc độ phản ứng thời điểm tỷ lệ thuận với tích số nồng độ tác chất

aA + bB → eE + dD

Tốc độ phản ứng Bb

a A A kC C

dt dC

v  

k: số tốc độ ( tốc độ riêng phản ứng), phụ thuộc vào chất chất tác dụng nhiệt độ

Nếu phản ứng xảy khí, người ta thay nồng độ áp suất riêng khí hỗn hợp (áp suất riêng áp suất gây nên khí hỗn hợp chiếm tồn thể tích

hỗn hợp) b

B a

A pp p

k dt

dp

v  

Vậy Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào:

•Nồng độ ( hay áp suất) chất khí •Nồng độ chất lỏng

2 Bậc phản ứng:

a Khái niệm:

Là tổng số mũ nồng độ chất phản ứng biểu thức tính tốc độ phản ứng

b Phản ứng chiều bậc :

Là phản ứng mà tốc độ phụ thuộc bậc vào nồng độ A → B + C + …

Ban đầu (Co) a Phản ứng x Còn lại (C ) a – x

x a

a t

k

 2,303lg

Sau lấy tích phân, ta có

c Phản ứng chiều bậc hai:

Là phản ứng mà tốc độ phụ thuộc bậc hai vào nồng độ tác chất

A + B → C + D + … Ban đầu (Co) a b

Phản ứng x x Còn lại (C ) (a-x) (b-x)

Tốc độ phản ứng:

B A

A kC C

dt dC

) ( ) ( lg 1 303 , 2 x b a x a b b a t k     

Sau lấy tích phân, ta có:

Nếu nồng độ ban đầu chất phản ứng a thì:

III Ảnh hưởng nhiệt độ

Đa số phản ứng hóa học có tốc độ tăng lên nhiệt độ

tăng Theo qui tắc kinh nghiệm đề năm 1884 VanHop

Tỉ số số tốc độ nhiệt độ 100 nhiệt độ t gọi hệ số nhiệt độ γ: 100 2 4

 

 

T T

k k



Theo Van’tHoff, liên hệ v1 v2 sau:

10

2

T T

v

v 



Qua biểu thức mà VanHop đưa ta thấy nhiệt độ ảnh hưởng lớn đến tốc độ phản ứng, điều giải thích nhiệt độ tăng chuyển động nhiệt

Arrhénius đưa phương trình kinh nghiệm phản ánh phụ thuộc số tốc độ với nhiệt độ lượng hoạt hóa:

RT Ea

Ae k  

Ea : Năng lượng hoạt hóa tính kJ A : Hằng số đặc trưng cho phản ứng

) 1 1 ( ln 1 T T R E k k a T T  

V Chất xúc tác

1 Chất xúc tác

a Định nghĩa:

- Là chất có tác dụng làm biến đổi mãnh liệt tốc độ phản ứng gây nên phản ứng phản ứng nguyên tắc thực ( sau phản ứng, không biến đổi chất lượng

) 0

G 



   Pt

 

   (glixerin)

b Phân loại:

- Những chất xúc tác xúc tiến trình xảy nhanh gọi chất xúc tác dương

VD: Platin chất xúc tác dương phản ứng: H2 + 1/2O2

Những chất xúc tác làm cho trình xảy chậm lại gọi chất xúc tác âm chất ức chế

VD: Glixêrin chất ức chế phản ứng: Na2SO2 + 1/2O2

H2O

Chất xúc tác làm giảm lượng hoạt hóa:

Giữa xúc tác với tác chất có tương tác electron

tương tác khơng gian, kết hình thành chất trung gian phản ứng

A + B = C + D(K) Phản ứng trải qua bước:

Bước 1: Hình thành chất trung gian AK tương tác A với xúc tác K

A + K AK k1

Bước 2: Hình thành tác chất họat động tác chất trung gian AK tác dụng với tác chất B

AK + B (AB)Kk3

Bước 3: Sự phân hủy phức họat động cho sản phẩm tái tạo chất xúc tác

(AB)K C + D + Kk4

N a ên g l ö ïn g

Đ øn g đ i A K

A , B

A B

A K

B A K

A B

2

H ì n h - Đ øn g đ i c u ûa p h a ûn ö ùn g k h i c o ù

c h a át x u ùc t a ùc v a ø k h i k h o ân g c o ù c h a át x u ùc t a ùc

2 Tính chọn lọc xúc tác

Mỗi chất xúc tác thường có tác dụng phản ứng mà khơng có tác dụng phản ứng khác, người ta nói có tác dụng chọn lọc

VD: Nhôm oxit (Al2O3) xúc tác cho q trình biến hóa rượu etylic thành etilen 3500C cịn đồng (Cu) xúc tác cho q trình biến hóa rượu etylic thành axetanđehit

O H

H C

OH H

C2 5  2 4  2 Al2O3

Có chất xúc tác lại có tính chọn lọc nhóm, nghĩa chất xúc tác xúc tiến tốc độ nhóm phản ứng kiểu VD:

2 Chất xúc tác cân nhiệt động học Nhiệt động học khẳng định với hệ kín, điều kiện nhiệt độ áp suất không đổi, phản ứng tự

diễn biến ΔG = -RTlnK < Nếu phản ứng khơng tự diễn biến ΔG > khơng thể tìm chất xúc tác để làm cho phản ứng xảy

3 Chất xúc tác đồng thể

Khi chất xúc tác hỗn hợp phản ứng tạo thành hệ đồng khí hay lỏng, trình gọi xúc tác đồng thể.

VD: O 2SO2(k) + 2(k)

k ) NO NO

(  2

4 Chất xúc tác dị thể

) r ( Pt



Khi chất xúc tác không tạo thành với hỗn hợp phản ứng hệ đồng nhất, trình gọi xúc tác dị thể

VD: 2SO2(k) + O2(k) 2SO3(k)

Pt O

Pt

O O

O