ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP HỒ CHÍ MINH ĐỘNG HÓA HỌC – Y – DƯỢC – RHM .TS ĐẶNG VĂN HỒI

HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP HỒ CHÍ MINH Trao đổi trực tuyến tại: www.mientayvn.com/chat_box_hoa.html ĐỘNG HĨA HỌC – Y – DƯỢC – RHM TS ĐẶNG VĂN HỒI HỐ HỌC ĐẠI CƯƠNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP HỒ CHÍ MINH ĐỘNG HỐ HỌC Nội Dung Cần Hiểu Biết: 1- Vận tốc phản ứng, phương trình động học, số vận tốc phản ứng 2- Bậc phản ứng, lượng hoạt hố, phương trình Arrhenius 3- Phương trình phản ứng bậc nhất, bậc hai 4- Thời gian bán huỷ (half-life) 5- Ảnh hưởng nhiệt độ, nồng độ đến vận tốc phản ứng 6- Cơ chế phản ứng 7- Ảnh hưởng xúc tác đến vận tốc phản ứng ĐỘNG HÓA HỌC – Y – DƯỢC – RHM TS ĐẶNG VĂN HỒI HỐ HỌC ĐẠI CƯƠNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP HỒ CHÍ MINH ĐỘNG HỐ HỌC Động học (kinetics = from a Greek stem meaning “to move”) - Nghiên cứu vận tốc phản ứng, diễn biến để xác định chế, điều khiển phản ứng Để phản ứng xảy - Phân tử va chạm có hiệu quả, lượng tạo từ liên kết hình thành - Va chạm hiệu theo hướng Vận tốc xác định từ vận tốc giai đoạn chậm chế phản ứng - Chuỗi giai đoạn phản ứng gọi chế phản ứng ĐỘNG HÓA HỌC – Y – DƯỢC – RHM TS ĐẶNG VĂN HỒI HỐ HỌC ĐẠI CƯƠNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP HỒ CHÍ MINH 1- VẬN TỐC PHẢN ỨNG 1.1 Định nghĩa: - Đại lượng cho biết diễn biến nhanh, chậm phản ứng - Được xác định thực nghiệm đo độ giảm số mol chất đầu độ tăng số mol sản phẩm đơn vị thời gian 1.2 Phương trình động học phản ứng A + B Δ[A] Vtb = Δt C + D Δ[B] = Δt ĐỘNG HÓA HỌC – Y – DƯỢC – RHM Δ[C] = Δt Δ[D] = Δt d[A] V= dt TS ĐẶNG VĂN HỒI HỐ HỌC ĐẠI CƯƠNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP HỒ CHÍ MINH 1- VẬN TỐC PHẢN ỨNG 1.3 Nghiên cứu thực nghiệm chứng minh V = k x [A]m x [B]n Điều quan trọng cần lưu ý: số mũ m, n phương trình vận tốc không liên quan đến hệ số cân phương trình phản ứng Va chạm hiệu theo hướng ĐỘNG HÓA HỌC – Y – DƯỢC – RHM TS ĐẶNG VĂN HỒI HỐ HỌC ĐẠI CƯƠNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP HỒ CHÍ MINH 2- BẬC PHẢN ỨNG Thứ tự thí nghiệm Vận tốc (M s-1) Nồng độ bắt đầu chất ban đầu phản ứng [NO] [O2] Thí nghiệm 1,2 x 10-8 0,10 0,10 Thí nghiệm 2,4 x 10-8 0,10 0,20 Thí nghiệm 1,08 x 10-7 0,30 0,10 NO (k) + O2 (k) NO2 (k) Xác định bậc riêng phần O2, xét thí nghiệm 2x = (nồng độ gấp đôi luỹ thừa bậc riêng phần = vận tốc gấp đôi) Xác định bậc riêng phần NO, xét thí nghiệm 3x = (nồng độ gấp ba luỹ thừa bậc riêng phần = vận tốc gấp chín) ĐỘNG HĨA HỌC – Y – DƯỢC – RHM TS ĐẶNG VĂN HỒI HỐ HỌC ĐẠI CƯƠNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP HỒ CHÍ MINH 2- BẬC PHẢN ỨNG 1.1 Khái niệm bậc riêng phần, bậc toàn phần Từ kết thực nghiệm đưa đến kết V = k x [NO]2 x [O2]1 Bậc toàn phần + = Xác định số vận tốc k, chọn kết thí nghiệm từ bảng k= V [NO]2 [O2]1 k = 1,2 x 10-5 M-2 s-1 k không phụ thuộc nồng độ k phụ thuộc nhiệt độ V = 1,2 x 10-5 M-2 s-1 x [NO]2 x [O2]1 ĐỘNG HÓA HỌC – Y – DƯỢC – RHM TS ĐẶNG VĂN HỒI HỐ HỌC ĐẠI CƯƠNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP HỒ CHÍ MINH 2- BẬC PHẢN ỨNG Thứ tự thí nghiệm Vận tốc (M s-1) Nồng độ bắt đầu chất ban đầu phản ứng [H2O2] (M) [I-] (M) Thí nghiệm 2,3 x 107 1,0 x 10-2 2,0 x 10-3 Thí nghiệm 4,6 x 107 2,0 x 10-2 2,0 x 10-3 Thí nghiệm 6,9 x 107 3,0 x 10-2 2,0 x 10-3 Thí nghiệm 4,6 x 107 1,0 x 10-2 4,0 x 10-3 Thí nghiệm 6,9 x 107 1,0 x 10-2 6,0 x 10-3 H2O2 ( l ) I- H2O ( l ) + O2 (k) 2x = (nồng độ gấp đôi luỹ thừa bậc riêng phần = vận tốc gấp đôi) V = k x [H2O2]1 x [I-]1 ĐỘNG HÓA HỌC – Y – DƯỢC – RHM TS ĐẶNG VĂN HỒI HỐ HỌC ĐẠI CƯƠNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP HỒ CHÍ MINH 2- BẬC PHẢN ỨNG Phản ứng tạo phosgen CO (k ) + Cl2 (k) COCl2 (k) Thực nghiệm cho biết V = k x [CO]1 x [Cl2]3/2 ĐỘNG HÓA HỌC – Y – DƯỢC – RHM TS ĐẶNG VĂN HỒI HỐ HỌC ĐẠI CƯƠNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP HỒ CHÍ MINH ĐỘNG HĨA HỌC – Y – DƯỢC – RHM TS ĐẶNG VĂN HOÀI HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP HỒ CHÍ MINH 8- ẢNH HƯỞNG CỦA XÚC TÁC Bài tập E: Acetaldehyde, CH3CHO bị phân huỷ theo phương trình động học bậc II với số vận tốc k = 0,334 M/s 500 0C Tính thời gian để 80% acetaldehyde bị phân huỷ với nồng độ ban đầu 0,0075 M [a - x] ĐỘNG HÓA HỌC – Y – DƯỢC – RHM = kt + a TS ĐẶNG VĂN HỒI HỐ HỌC ĐẠI CƯƠNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP HỒ CHÍ MINH 9- CƠ CHẾ PHẢN ỨNG NO (k) + O2 (k) Bước (nhanh) NO (k) Bước (chậm) N2O2 (k) + O2 (k) NO2 (k) N2O2 (k) NO2 (k) V2ndstep = k x [N2O2] x [O2] Công thức không thuận tiện tính tốn khó đo nồng độ N2O2 NO (k) N2O2 (k) Vf = kf x [NO]2 Vr = kr x [N2O2] ĐỘNG HÓA HỌC – Y – DƯỢC – RHM TS ĐẶNG VĂN HỒI HỐ HỌC ĐẠI CƯƠNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP HỒ CHÍ MINH 9- CƠ CHẾ PHẢN ỨNG NO (k) N2O2 (k) Vf = kf x [NO]2 Vr = kr x [N2O2] Bước phản ứng xảy nhanh đến trạng thái cân kf x [NO]2 = kr x [N2O2] V2ndstep = k x kf / kr x [NO]2 x [O2] V = k’ x [NO]2 x [O2] ĐỘNG HÓA HỌC – Y – DƯỢC – RHM TS ĐẶNG VĂN HỒI HỐ HỌC ĐẠI CƯƠNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP HỒ CHÍ MINH 9- CƠ CHẾ PHẢN ỨNG Cơ chế nhân lưỡng phân tử (SN2) CH3Br (aq) + OH- (aq) CH3OH (aq) + Br- (aq) V = k x [CH3Br][OH-] Y CX ĐỘNG HÓA HỌC – Y – DƯỢC – RHM Y CX Y +X TS ĐẶNG VĂN HỒI HỐ HỌC ĐẠI CƯƠNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP HỒ CHÍ MINH 9- CƠ CHẾ PHẢN ỨNG Cơ chế nhân đơn phân tử (SN1) (CH3)3C Br (aq) + OH- (aq) (CH3)3COH (aq) + Br- (aq) V = k x [(CH3)3CBr] CX ĐỘNG HÓA HỌC – Y – DƯỢC – RHM C+ Y Y TS ĐẶNG VĂN HỒI HỐ HỌC ĐẠI CƯƠNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP HỒ CHÍ MINH 9- CƠ CHẾ PHẢN ỨNG (CH3)3C+ Br -, 2H2O (CH3)3C+ +OH2, Br -, H2O (CH3)3C+, Br -, 2H2O (CH3)3COH H OH2, Br - (CH3)3CBr, 2H2O (CH3)3CO+H2, Br -, H2O ĐỘNG HÓA HỌC – Y – DƯỢC – RHM (CH3)3COH, +OH3, Br TS ĐẶNG VĂN HỒI HỐ HỌC ĐẠI CƯƠNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP HỒ CHÍ MINH 9- CƠ CHẾ PHẢN ỨNG Phản ứng dây chuyền: gốc tự hoạt động, chưa bão hồ nên có hoạt tính cao (khơi mào phản ứng), tương tác với phân tử bão hoà phát sinh gốc tự (phát triển mạch), sau kết hợp hạt hoạt động (ngắt mạch) Ví dụ phản ứng khí metan chlor tác dụng ánh sáng khuếch tán Phản ứng quang hoá: thực vật xanh hấp thu khí carbonic nước tác dụng ánh sáng mặt trời 4000 – 7000 A0 tổng hợp glucid phóng thích oxy Diệp lục tố có màu xanh nên hấp thu xạ vùng tím-lam 4400 – 4700 A0 vàng-đỏ 6400 – 6600 A0, lượng hấp thu nhường cho carbonic nước qua va chạm, để thực phản ứng quang hợp Thu hoạch lúa/ha có 20 carbonic, nước đồng hoá tạo 14 oxy Sử dụng – 20% lượng ánh sáng mặt trời ĐỘNG HÓA HỌC – Y – DƯỢC – RHM TS ĐẶNG VĂN HỒI HỐ HỌC ĐẠI CƯƠNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP HỒ CHÍ MINH 9- CƠ CHẾ PHẢN ỨNG Phản ứng dây chuyền: gốc tự hoạt động, chưa bão hồ nên có hoạt tính cao (khơi mào phản ứng), tương tác với phân tử bão hoà phát sinh gốc tự (phát triển mạch), sau kết hợp hạt hoạt động (ngắt mạch) Cl Cl2 H H3C C2H5 - Cl H3C Cl C CH2Cl C - HCl C2H5 CH2Cl H3C C C2H5 CH2Cl ( R )-1,2-dichlo-2-methylbutan Cl2 - Cl C2H5 CH3 C CH2Cl Cl ( S )-1,2-dichlo-2-methylbutan ĐỘNG HÓA HỌC – Y – DƯỢC – RHM TS ĐẶNG VĂN HỒI HỐ HỌC ĐẠI CƯƠNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP HỒ CHÍ MINH 9- CƠ CHẾ PHẢN ỨNG H H3C H H Br H2O Ethanol CH3(CH2)5 ( R )-2-Bromooctane ĐỘNG HÓA HỌC – Y – DƯỢC – RHM CH3 + HO CH3(CH2)5 ( S )-2-Octanol H3C OH CH3(CH2)5 ( R )-2-Octanol TS ĐẶNG VĂN HỒI HỐ HỌC ĐẠI CƯƠNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP HỒ CHÍ MINH 9- CƠ CHẾ PHẢN ỨNG H H CH3(CH2)5 Br NaOH Ethanol-H2O H3C ( S )-2-Bromooctane ĐỘNG HÓA HỌC – Y – DƯỢC – RHM H3C OH CH3(CH2)5 ( R )-2-Octanol TS ĐẶNG VĂN HỒI HỐ HỌC ĐẠI CƯƠNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP HỒ CHÍ MINH 9- CƠ CHẾ PHẢN ỨNG Phản ứng quang hố chụp hình Niepce sáng lập năm 1824, Daguerre ứng dụng thực tế 1839, Talbot đăng ký phát minh 1841 AgBr (Crystal) + hν Ag + Br Br - + hν Br + e - Ag + + e - Ag AgBr nghiện mịn 1/1000 – 1/10 000 mm, hạt chứa 1011 – 1012 cặp ion Ag+, Br –trộn với gelatin thành nhũ tương, tráng lớp mỏng lên chất suốt (celluloid, thuỷ tinh, chất dẻo ) thu film ảnh, giấy ảnh ĐỘNG HÓA HỌC – Y – DƯỢC – RHM TS ĐẶNG VĂN HỒI HỐ HỌC ĐẠI CƯƠNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP HỒ CHÍ MINH 9- CƠ CHẾ PHẢN ỨNG Phản ứng quang hố chụp hình Lượng bạc tạo tỉ lệ với photon ánh sáng hấp thu, màu đen đậm Chụp cần hạn chế thời gian phơi sáng, để ảnh ẩn, có số mầm Ag tạo tạo điều kiện phản ứng tráng ảnh (làm ảnh) Nhúng film chụp vào chất khử nhẹ hydroquinon, AgBr bị khử tạo Ag, chỗ lúc chụp nhận nhiều photon tạo nhiều mầm Ag, tráng cho nhiều Ag, thu ảnh âm AgBr lại loại Natri thiosulfate, rửa film phơi có âm Muốn thu ảnh lặp lại trình giấy ảnh, phơi sáng để in ảnh Tiếp theo làm ảnh dương làm với ảnh âm, phần sáng dương ứng với phần tối âm ĐỘNG HÓA HỌC – Y – DƯỢC – RHM TS ĐẶNG VĂN HỒI HỐ HỌC ĐẠI CƯƠNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP HỒ CHÍ MINH BÀI TẬP Vận tốc đầu đo dựa vào khác nồng độ khác lúc đầu Thứ tự thí nghiệm Vận tốc (M s-1) Nồng độ bắt đầu chất ban đầu phản ứng [A] [B] Thí nghiệm 1,7 x 10-8 0,030 0,100 Thí nghiệm 6,8 x 10-8 0,060 0,100 Thí nghiệm 4,9 x 10-8 0,030 0,200 A +B C a, Hãy viết biểu thức vận tốc phản ứng dựa vào kết thực nghiệm b, Tính số vận tốc k, tính vận tốc [A] = 0,05 M [B] = 0,02 M ĐỘNG HÓA HỌC – Y – DƯỢC – RHM TS ĐẶNG VĂN HỒI HỐ HỌC ĐẠI CƯƠNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP HỒ CHÍ MINH BÀI TẬP Vận tốc đầu đo dựa vào khác nồng độ khác lúc đầu Thứ tự thí nghiệm Vận tốc (M s-1) Nồng độ bắt đầu chất ban đầu phản ứng [HgCl2] [C2O42 -] Thí nghiệm 3,1 x 10-5 0,100 0,200 Thí nghiệm 1,2 x 10-5 0,100 0,400 Thí nghiệm 6,2 x 10-5 0,050 0,400 HgCl2 + C2O42 - Cl- + CO2 + Hg2Cl2 a, Hãy viết biểu thức vận tốc phản ứng dựa vào kết thực nghiệm b, Tính số k, tính vận tốc [HgCl2] = 0,20 M [C2O42 -] = 0,30 M ĐỘNG HÓA HỌC – Y – DƯỢC – RHM TS ĐẶNG VĂN HỒI HỐ HỌC ĐẠI CƯƠNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP HỒ CHÍ MINH BÀI TẬP Sự thải loại kim loại nặng khỏi thể bậc I có thời gian bán huỷ 60 ngày Một người cân nặng 75 kg bị ngộ độc 6,4 x 10-3 grams kim loại nặng Hỏi phải ngày để mức kim loại nặng người mức bình thường (bình thường 23 ppb theo thể trọng) Thời gian bán huỷ phản ứng 726 s, tác chất có nồng độ ban đầu 0,6 M nồng độ tác chất sau 1452 s phản ứng bậc Hỏi thời gian nồng độ tác chất 0,1 M Thời gian bán huỷ phản ứng 2,6 năm, tác chất có nồng độ ban đầu 0,25 M nồng độ tác chất sau 9,9 năm phản ứng bậc ĐỘNG HÓA HỌC – Y – DƯỢC – RHM TS ĐẶNG VĂN HOÀI ... [Cl2]3/2 ĐỘNG HÓA HỌC – Y – DƯỢC – RHM TS ĐẶNG VĂN HỒI HỐ HỌC ĐẠI CƯƠNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP HỒ CHÍ MINH ĐỘNG HĨA HỌC – Y – DƯỢC – RHM TS ĐẶNG VĂN HỒI HỐ HỌC ĐẠI CƯƠNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP HỒ CHÍ MINH ĐỘNG... 7- Ảnh hưởng xúc tác đến vận tốc phản ứng ĐỘNG HÓA HỌC – Y – DƯỢC – RHM TS ĐẶNG VĂN HỒI HỐ HỌC ĐẠI CƯƠNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP HỒ CHÍ MINH ĐỘNG HỐ HỌC Động học (kinetics = from a Greek stem meaning... 0,693 k 0,693 t1/2 = ĐỘNG HÓA HỌC – Y – DƯỢC – RHM 1,21 x 10-4 y -1 = 5727 years TS ĐẶNG VĂN HỒI HỐ HỌC ĐẠI CƯƠNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP HỒ CHÍ MINH Giả sử sinh viên quên nửa học sau tháng không ôn