1. Phản ứng quang hoá
1.1. Định nghĩa
Ánh sáng ở đây có thể là ánh sáng trông thấy, bức xạ hồng ngoại và bức xạ tử ngoại. Bức xạ có bước sóng càng ngắn có năng lượng càng lớn thì sẽ có tác dụng mạnh đến các chất phản ứng.
Trong vùng quang phổ nhìn thấy, bức xạ đỏ có tác dụng yếu nhất, bức xạ tím có tác dụng mạnh nhất, bức xạ tử ngoại có tác dụng mạnh hơn nhiều.
Ví dụ: AgBr Ag + 1/2Br2 H2 + Cl2 2HCl 1.2. Định luật đương lượng quang hoá
Quan hệ giữa năng lượng ánh sáng được hấp phụ và lượng chất phản ứng được mô tả theo định luật đương lượng quang hoá của Einstein đưa ra vào năm 1912:
"Một phân tử chất phản ứng có thể được hoạt hoá và trở nên có khả năng phản ứng do hấp phụ một lượng tử năng lượng của ánh sáng".
e = hν
Từ đây ta tính được năng lượng E cần thiết mà một mol chất phản ứng đã hấp phụ từ một bức xạ nào đó.
E = N0hν → E = N0h
λ
C
Thay giá trị các hằng số vào, ta có: E = 2,859cal/mol
λ
Từ đây ta thấy:
- Dựa vào bức xạ đã hấp thụ ta tính được năng lượng cần thiết để một phân tử gam chất tham gia phản ứng.
- Mỗi phản ứng xảy ra cần có một năng lượng xác định nên phản ứng quang hoá có tính chọn lọc.
- Khối lượng chất phản ứng tỷ lệ thuận với năng lượng bức xạ bị hấp thụ. 1.3. Phản ứng cảm quang, sự tăng nhạy
Một số phản ứng quang hoá chỉ xảy ra khi trong hệ có mặt một chất khác, chất này có vai trò giúp cho chất tham gia phản ứng hấp thụ năng lượng của bức xạ.
Chất này được gọi là chất tăng nhạy.
Phản ứng quang hoá có chất tăng nhạy gọi là phản ứng cảm quang. Ví dụ:
Phản ứng quang hợp cây xanh, tổng hợp đường Glucôza từ CO2 và H2O với chất tăng nhạy là clorophin (diệp lục).
6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2
Đây là phản ứng quan trọng nhất xảy ra trên trái đất vì nhờ nó mà tạo ra oxi, tổng hợp được các hydrocacbon là các chất hữu cơ, nguồn năng lượng cho tất cả các quá trình sống của sinh vật.
2. Phản ứng dây chuyền
Phản ứng dây chuyền có liên quan đến sự xuất hiện các gốc tự do. Vì vậy người ta còn gọi là phản ứng gốc tự do. Ví dụ: ν = λ C C = 3,1010cm/s h = 6,625.10-34 J/s hay h = 1,58.10-34 cal/s N0 = 6,023.1023 phân tử
Phản ứng H2 + Cl2 → 2HCl Cl• + H2 → HCl + H•
H• + Cl2 → HCl + Cl•
Đây là phản ứng dây chuyền dạng không phân nhánh Ví dụ 2:
Phản ứng dây chuyển phân nhánh Phản ứng H2 + O2 → H2O
Giai đoạn khơi mào Giai đoạn phát triển mạch
Một phản ứng gốc tự do thường có 3 giai đoạn: khơi mào, phát triển mạnh và ngắt mạch. Giai đoạn ngắt mạch là kết quả phản ứng giữa các gốc tự do
Ví dụ:
OH• + H• → H2O H• + H• → H2 O• + O• → O2
3. Phản ứng nối tiếp
Là phản ứng diễn ra theo nhiều giai đoạn nối tiếp nhau: Ví dụ:
Phản ứng thuỷ phân trisaccarit C18H32O16
C18H32O16 + H2O → C12H22O11 + C6H12O6 C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6
Glucoza Fructoza
Tốc độ của phản ứng nối tiếp là tốc độ của giai đoạn nào chậm nhất trong các phản ứng thành phần.
4. Phản ứng song song
Từ những chất ban đầu phản ứng diễn ra theo một số hướng để tạo ra các sản phẩm khác nhau.
Ví dụ: Khi nitro hoá phenol ta thu được đồng thời ba sản phẩm khác nhau: orto, meta và para nitro phenol. Trong loại phản ứng này nồng độ của các sản phẩm tỷ lệ với tốc độ của các phản ứng thành phần. H2 + O2 OH OH H2O +H2 H H2O +H2 H +O2 OH +O2 O H2O +H2 +H 2 OH H +H2 O 2 OH +H2 H O2
CHƯƠNG VI
CÂN BẰNG HOÁ HỌC