Bài giảng môn học hóa đại cương chương 8 huỳnh kỳ phương hạ

Chương TỐC ĐỘ VÀ CƠ CHẾ PHẢN ỨNG CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 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) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt • 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 2O N 2O O N 2O N 2O NO 2N 2O CuuDuongThanCong.com NO 2 O https://fb.com/tailieudientucntt 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) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Tốc độ phản ứng trung bình • Sự thay đổi nồng độ chất khoảng thời gian xác định Average rate change in number change moles of moles of B in time of B t CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt • Liên hệ tốc độ tức thời trung bình CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt • 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) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt • Bậc phản ứng Bậc phản ứng thay đổi nồng độ tác chất không ảnh hưởng đến sản phẩm • Phản ứng bậc tăng gấp đôi nồng độ dẫn đến tăng gấp đôi tốc độ phản ứng • Phản ứng bậc n tăng gấp đôi nồng độ tốc độ phản ứng tăng 2n lần • Chú ý bậc phản ứng phải xác định thực nghiệm, không đơn giản dựa chế phản ứng CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 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 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 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… CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Phản ứng bậc 3A sản phẩm V = -dCA/dt = kC3A Sau lấy tích phân, ta có: kt CuuDuongThanCong.com C A C A0 https://fb.com/tailieudientucntt 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 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt AÛnh hưởng nhiệt độ Qui tắc van’t Hoff – “Khi tăng nhiệt độ lên 100 tốc độ phản ứng tăng lên lần” kT 10 (2 4) kT – Tổng quát: n kT 10 n n kT – Qui tắc khoảng nhiệt độ không lớn CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt • Ví dụ: Với phản ứng phân hủy N2O5, cho: 10 k tính k 100 C ? k 10 30 C Ta coù k 0 C k 10 k CuuDuongThanCong.com 100 C 0 100 k C C k 10 C 10 10 86 86 10 0 C 86 10 10 https://fb.com/tailieudientucntt Qui tắc Arrhenius • Arrhenius thấy hầu hết phản ứng hóa học tuân theo phương trình sau: E k 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 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt • Năng lượng hoạt hoá, E*, lượng cần thiết nhỏ để phản ứng bắt đầu xảy CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt • Dựa phương trình Arrhenius, biết k1 nhiệt độ T1 tính k2 nhiệt độ T2 theo biến đổi sau: E k1 e R 1 T2 T1 k2 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 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 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt • Có hai loại xúc tác: • Xúc tác đồng thể (Homogeneous Catalysis): • Xúc tác tác chất pha Xúc tác dị thể (Heterogeneous Catalysis): • Xúc tác tác chất khác pha CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Cơ chế tác dụng • Ví dụ: Phản ứng tổng quát A + B = AB – Khi chưa có xúc tác: A b – Khi có xúc tác K: A AK • E 2,E E1 CuuDuongThanCong.com K A B A B AB , E K AK AK , E B AB K ,E nên phản ứng xảy nhanh https://fb.com/tailieudientucntt Biểu diễn ảnh hưởng xúc tác CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CƠ CHẾ PHẢN ỨNG Phản ứng đơn giản – Là phản ứng xảy trực tiếp phân tử • Ví dụ: I2 (k) + H2 (k) = 2HI (k) Hay: 2NO (k) + Cl2 (k) = 2NOCl (k) • Những phản ứng đòi hỏi lượng cao (30 100 kcal/mol) gặp thực tế CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Phản ứng ion – Năng lïng hoạt hóa nhỏ có tham gia ion – Thường phải phân ly thành ion trước (do hòa tan, phóng điện, đun nóng, xạ lượng cao…) • Ví dụ: HCl H CuuDuongThanCong.com NaOH Cl NaCl Na OH H 2O NaCl https://fb.com/tailieudientucntt H 2O Phản ứng gốc (phản ứng dây chuyền) – Có tạo thành gốc tự trước, tiểu phân không bão hòa hóa trị Phản ứng gốc hay xảy theo chế dây chuyền • Ví dụ: Phản ứng H2 (k) + Cl2 (k) = 2HCl (k) • Quá trình tạo gốc tự do: Cl h CuuDuongThanCong.com Cl o , hay H h https://fb.com/tailieudientucntt 2H • Quá trình phát triển dây chuyền:  Cl H H  Cl HCl HCl H  Cl   H ,E • Quá trình kết thúc (ngắt dây chuyeàn):  Cl 2H  Cl , H 2, H H   59 Kcal 104 kl • Hoặc:   H Cl • Tóm lại, phản ứng xảyHCl theo chế thuận lợi lượng CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ...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)... 100 C 0 100 k C C k 10 C 10 10 86 86 10 0 C 86 10 10 https://fb.com/tailieudientucntt Qui tắc Arrhenius • Arrhenius thấy hầu hết phản ứng hóa học tuân theo phương trình sau: E k e RT • k hệ... 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