Cân bằng hóa học trong phản ứng thuận nghịch

Phản ứng thuận nghịch

Nếu trong hệ đồng thời xảy ra những phản ứng hóa học khác nhau thì mỗi một phản ứng đều tuân theo đúng định luật tác dụng khối lượng và diễn biến độc lập đối với nhau. Sự biến thiên chung của toàn hệ phản ứng bằng tổng tất cả các biến thiên độc lập đó. Nguyên lí này áp dụng tốt cho các phản ứng thuận nghịch, phản ứng song song, phản ứng nối tiếp,….

+ Định nghĩa phản ứng thuận nghịch: là phản ứng diễn ra đồng thời theo cả hai chiều, nghĩa là phản ứng được cấu tạo bởi hai phản ứng khác nhau diễn ra đồng thời theo hai chiều ngược nhau. Ở phương trình trên, v là tốc độ chung của phản ứng thuận nghịch, vt và vn là tốc độ của phản ứng thuận và nghịch tương ứng, k1 và k2 là hằng số tốc độ của phản ứng thuận và nghịch tương ứng, là nồng độ của. Ở nhiệt độ không đổi, sau một thời gian phản ứng nhất định nào đó thì tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch, tức là vt=vn; lúc đó, người ta nói rằng phản ứng đang ở trạng thái cân bằng (Cần lưu ý rằng cân bằng hóa học là cân bằng động, tức là phản ứng vẫn diễn ra theo cả hai chiều nhưng tốc độ bằng nhau.).

LÝ THUYẾT VỀ CÁC QUÁ TRÌNH SƠ CẤP

+ Đại lượng E trong trường hợp phản ứng đơn giản, xảy ra theo một giai đoạn, là năng lượng dư tối thiểu so với năng lượng trung bình của các phân tử ở nhiệt độ T đã cho mà các phân tử phản ứng cần phải có để tương tác giữa chúng có thể có hiệu quả(xem H.III.2). Tuy nhiên không phải va chạm nào cũng dẫn đến phản ứng mà chỉ những va chạm giữa các phân tử có năng lượng lớn hơn hoặc bằng năng lượng hoạt hóa và phải có định hướng thích hợp đối với nhau mới có hiệu quả. + Quan điểm của thuyết này là phản ứng hóa học xảy ra là nhờ sự hình thành từ các tiểu phân tham gia phản ứng một tổ hợp tạm thời–trạng thái chuyển tiếp-gọi là phức chất hoạt động.

Nói chính xác hơn, phản ứng quang hóa là phản ứng xảy ra, trong đó năng lượng cần cho sự diễn biến của phản ứng hoặc cần cho sự kích thích phản ứng được đưa vào hệ phản ứng dưới dạng những dao động điện từ như ánh sáng trông thấy, tia tử ngoại, tia hồng ngoại,. Tuy vậy, cũng cần hiểu rằng, mặc dù phản ứng quang hóa chỉ xảy ra khi chất phản ứng hấp thụ các bức xạ nhưng không phải hễ có sự hấp thụ bức xạ là có sự biến đổi hóa học. Trong nhiều trường hợp, một phần hoặc toàn bộ bức xạ biến thành nhiệt, nghĩa là năng lượng bức xạ chỉ làm tăng chuyển động nhiệt của các phần tử hấp thụ bức xạ mà thôi.

Trong những trường hợp những bức xạ do những phân tử chất phản ứng hấp thụ bị tiêu dùng một phần vào những quá trình phụ nào đó (ví dụ: khi va chạm, năng lượng dư của phân tử được truyền sang phân tử của một chất khác) hoặc chúng được những phân tử của các chất khác chứa trong hệ hấp thụ thì <1. Phản ứng dây chuyền là phản ứng mà khi có sự hoạt động hóa (kích thích) một tiểu phân nào đó trong hệ phản ứng thì làm cho không những tiểu phân đó tham gia vào phản ứng mà cả một loạt những tiểu phân khác cũng lần lượt tham gia vào phản ứng. + Phản ứng thứ cấp (quá trình phát triển mạch) xảy ra giữa những trung tâm hoạt động với phân tử chất tham gia phản ứng và hình thành những trung tâm hoạt động mới, làm cho phản ứng tiến triển từ chu kì này sang chu kì khác, tạo thành mạch phản ứng.

+ Một trong những đặc điểm quan trọng nhất của phản ứng dây chuyền, có ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng, là độ dài mạch, nghĩa là số những phân tử của một chất đầu đã phản ứng nhờ một tác dụng sinh mạch. Độ dài mạch của một phản ứng phụ thuộc vào quan hệ giữa số tiểu phân hoạt động được hình thành trong một đơn vị thời gian và số tiểu phân đó dùng vào việc hình thành các sản phẩm phản ứng và các quá trình khác; nói cách khác, độ dài mạch phụ thuộc vào quan hệ giữa số mạch sinh ra trong một đơn vị thời gian và số mạch mất đi trong cùng khoảng thời gian đó. Vì trong các va chạm đó, các phân tử hoạt động thường mất năng lượng dư của chúng và trở thành các phân tử không hoạt động và vì vậy, trong những quá trình đó, người ta thấy có xảy ra sự ngắt mạch.

Nếu so sánh 2 phương trình (IV-21) và (IV-22) thì ta sẽ thấy rằng nồng độ dừng của phản ứng dây chuyền không phân nhánh nhỏ hơn nồng độ dừng của phản ứng dây chuyền phân nhánh. - Nếu tốc độ của phản ứng ngắt mạch lớn hơn tốc độ của quá trình sinh nhánh thì sẽ có chế độ dừng và trong đa số các trường hợp, tốc độ phản ứng nhỏ đến mức không thể đo được. Hiện tượng thay đổi chút ít các thông số có thể chuyển từ trạng thái dừng (xảy ra chậm) sang trạng thái nổ (xảy ra nhanh) hoặc ngược lại trong động hóa học gọi là hiện tượng tới hạn hay giới hạn (xem H.IV.1).

+ Chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng chứ không làm dịch chuyển cân bằng hóa học, tức là chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng thuận bao nhiêu lần thì cũng làm tăng tốc độ phản ứng nghịch bấy nhiêu lần. + Chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng của những phản ứng vốn dĩ có khả năng xảy ra mặc dù hết sức chậm chứ không gây nên phản ứng, tức là chất xúc tác làm giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng chứ không làm thay đổi trạng thái đầu và trạng thái cuối (∆G không đổi).

BÀI TẬP ĐỘNG HểA HỌC *

Tính thời gian để xà phòng hóa được 50% etylacetat ở nhiệt độ đó, nếu trộn 1 lít dung dòch CH3COOC2H5 1.