1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.4.1.2. Ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau đến tốc độ phản ứng
1.4.1.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ
Sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nồng độ của các chất tham gia phản ứng được xác định bằng định luật tác dụng khối lượng, như sau: tại một nhiệt độ không đổi, tốc độ phản ứng luôn tỷ lệ thuận với tích số nồng độ của các chất phản ứng ở bất cứ thời điểm nào.
Nếu như nồng độ các chất tham gia phản ứng càng lớn, thì sự va chạm càng lớn và sự va chạm có hiệu quả giữa các phần tử tham gia phản ứng cũng lớn. Như vậy vận tốc phản ứng càng lớn.
Đối với phản ứng dạng tổng quát (I-6) và căn cứ vào định luật tác dụng khối lượng, ta có:
m n A B
vk.C .C ... (I-7)
Hằng số k trong phương trình (I-7) được gọi là hằng số tốc độ phản ứng. Hằng số tốc độ phản ứng phụ thuộc vào bản chất của các chất tham gia phản ứng và nhiệt độ.
33 SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh
m, n là bậc phản ứng với bậc mđối với A, bậc n đối với B và bậc chung của phản ứng là m + n.
Khi CA = CB = … = 1 thìvk.Vậy, hằng số tốc độ phản ứng là tốc độ phản ứng khi nồng độ các chất đều bằng nhau và bằng đơn vị. Thứ nguyên của k tùy thuộc vào loại (bậc) phản ứng.
1.4.1.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Tốc độ của các phản ứng hóa học khác nhau phụ thuộc vào nhiệt độ theo những cách thức và những mức độ khác nhau. Đa số phản ứng có tốc độ tăng khi tăng nhiệt độ. Những nghiên cứu thực nghiệm cho thấy khi tăng nhiệt độ thêm 10 C thì tốc độ phản ứng tăng từ 2 đến 4 lần.
Người ta thường gọi số lần tăng của tốc độ phản ứng khi tăng thêm 10 C là hệ số nhiệt độ của tốc độ phản ứng và kí hiệu bằng . Như vậy giữa hệ số nhiệt độ của tốc độ phản ứng và các hằng số tốc độ phản ứng ở hai nhiệt độ t và t +10 có quan hệ sau:
t 10 t k k với 2 4 (4.6) hay 12 10 1 2 t t V V
Bằng những nghiên cứu Arrhenius đã đưa ra phương trình thực nghiệm biểu diễn mối quan hệ giữa hằng số tốc độ phản ứng và nhiệt độ:
a E /RT kA.e (I-19) Hay: Ea ln k ln A RT Trong đó: A là thừa số tần số.
Ea là năng lượng hoạt hóa của phản ứng. R là hằng số khí lý tưởng.
T là nhiệt độ phản ứng.
Từ biểu thức (I-19), ta thấy khi T tăng thì Ea /RT giảm hay E /RTa
e tăng, do đó k tăng hay tốc độ phản ứng tăng.
1.4.1.2.3. Ảnh hưởng của áp suất
Đối với phản ứng trong pha khí thì ảnh hưởng của áp suất lên tốc độ phản ứng tương tự như ảnh hưởng của nồng độ, bởi vì áp suất tỉ lệ với nồng độ. Ở nhiệt độ không đổi ta có thể thay nồng độ bằng áp suất trong phương trình tốc độ và
2 1
.PAnPBn k
34 SVTH: Huỳnh Thị Mai Linh
Khi áp suất tăng, nồng độ chất khí tăng theo, nên tốc độ phản ứng tăng. 1.4.1.2.4. Ảnh hưởng của chất xúc tác
- Hiện tượng xúc tác, chất xúc tác
Xúc tác là hiện tượng làm thay đổi tốc độ của các phản ứng hóa học được thực hiện bởi một số chất, mà ở cuối quá trình các chất này vẫn còn nguyên vẹn.
Chất làm tăng tốc độ phản ứng được gọi là chất xúc tác.
Các chất làm giảm tốc độ phản ứng (chất xúc tác âm) thường được gọi là chất ức chế.
Tùy theo trạng thái của các thành phần trong phản ứng mà người ta chia các hệ xúc tác ra làm hai loại: xúc tác đồng thể và xúc tác dị thể.
Trong các hệ xúc tác đồng thể, chất xúc tác và các chất phản ứng ở cùng một pha (lỏng hay khí), phản ứng xảy ra trong toàn bộ thể tích của hệ phản ứng.
Trong các hệ xúc tác dị thể, chất xúc tác và các chất phản ứng ở các pha khác nhau. Thông thường chất xúc tác ở pha rắn, còn các chất phản ứng ở pha lỏng hay khí.
Ngoài ra, còn một loại xúc tác sinh học đặc biệt do tác dụng của các chất men thích hợp lên các chất phản ứng, đó là xúc tác men.
- Đặc điểm của các quá trình xúc tác
Chất xúc tác không làm thay đổi những đặc trưng nhiệt động của hệ phản ứng. Sự có mặt của chất xúc tác không ảnh hưởng gì đến các tính chất nhiệt động của hệ. Cụ thể, nếu một phản ứng không thể xảy ra về mặt nhiệt động thì việc dùng chất xúc tác cũng không làm nó xảy ra được.
Chất xúc tác không làm thay đổi cân bằng của phản ứng, mà làm cho cân bằng đạt được nhanh hơn; nói cách khác, chất xúc tác làm tăng tốc độ của cả phản ứng thuận lẫn phản ứng nghịch với mức độ như nhau, hằng số cân bằng của phản ứng không thay đổi.
Chất xúc tác có tính chọn lọc, nghĩa là một chất xúc tác chỉ xúc tác cho một phản ứng hay một loại phản ứng nhất định.