Chương 11 PHẢN ỨNG XÚC TÁC I. Đònh nghóa, phân loại, đặc tính của p/ư xúc tác II. Phản ứng xúc tác đồng thể III. Phản ứng xúc tác dò thể I. ĐỊNH NGHĨA • Xúc tác là chất làm thay đổi vận tốc của phảnứngbằngcáchlàmthaổinănglượng hoạt hóa của phản ứng. Xúc tác dương: làm tăng tốc độ phản ứng • Xúc tác âm: làm giảm tốc độ phản ứng • Phản ứng tự xúc tác: sản phẩm của phản ứng là chất xúc tác cho phản ứng. • Chất xúc tác tham gia vào giai đoạn sơ cấp của phản ứng, làm thay đổi cơ chế phản ứng. • - Thành phần hóa học không đổi, được giữ nguyên khi phản ứng kết thúc • - Trạng thái vật lý có thể thay đổi. • PHÂN LOẠI • Xúc tác đồng thể: • chất xúc tác cùng pha với các chất phản ứng, dung dòch axit, bazơ hay muối của chúng. • Xúc tác dò thể: • chất xúc tác không cùng pha với các chất phản ứng: oxit kim loại, kim loại, zeolite, … Tốc độ phản ứng phụ thuộc rất nhiều vào bề mặt tiếp xúc pha. ĐẶC ĐIỂM 1. Xúc tác không thể gây nên phản ứng, không làm thay đổi tính chất nhiệt động Ỉ Phản ứng có ΔG > 0 thì không bao giờ tìm được chất xúc tác cho phản ứng xảy ra. Ỉ Chất xúc tác cho phản ứng thuận cũng xúc tác cho pứ nghòch •Ta có: ΔG = const. •Mà ΔG = - R.T.lnK cb → K cb = const. Phảnứngkhôngxúctác: A + B → AB Phảnứngcóxúctác: A + K → AK AK + B → AB + K tổng A + B → AB 2. Xúc tác không làm chuyển dòch vò trí cân bằng, chỉ có tác dụng làm thay đổi tốc độ phản ứng để nhanh chóng đạt tới cân bằng. • 3. Xúc tác làm thay đổi năng lượng hoạt hóa của phản ứng Phản ứng xúc tác đồng thể Với ΔE = E – E k và k ok /k o = 1 / E RT e Δ 1,6.10 10 2822Pd 2,6.10 16 4515Pt602SO 2 + O 2 → 2SO 3 1,3.10 13 3642Fe 1,6.10 14 3930W782NH 3 → N 2 + 3H 2 8,4.10 10 1925Pt 8,8.10 10 3014Au 442HI → I 2 + H 2 ΔEE k Xúc tác E Kcal/mol Phản ứng // 0 0 . E RT E RT k kk ee kk ΔΔ == 4. Xúc tác có tính chọn lọc Mỗi chất xúc tác chỉ làm tăng tốc độ cho một hoặc một vài phản ứng. 23 2 o 24 23 25 3 2 240 250 , 25 2 2 2 330-360 25 3 2 2 3 140 , 25 2 2 2 2 400 450 + o o o Cu C Al O ThO C HSO C ZnO Cr O C CHOH CHCHO H C H OH CH CH H O C H OH CH CH O CH CH C H OH CH CH CH CH H O H − − ⎯⎯⎯⎯→+ ⎯⎯⎯⎯→=+ ⎯⎯⎯→−− ⎯ ⎯⎯⎯→ = − = + II. PHẢN ỨNG XÚC TÁC ĐỒNG THỂ Xúc tác phân bố trong hệ dạng ion hay phân tử, rất đồng đều. Ví dụ: - Phản ứng ester hóa - Phản ứng thủy phân ester - Polymer hóa các olephin, - Phản ứng nghòch đảo đường [...]... Nhận xét: Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào cả nồng độ tác chất lẫn chất xúc tác Nếu k1.[A] >> k2: phản ứng theo chiều hình thành nhiều chất trung gian vận tốc phản ứng phụ thuộc chủ d[A ] − = k'.[K ]0 yếu vào nồng độ chất xúc tác dt Nếu k2 >> k1.[A] d[A ] k 1 k 3 [A ] − = [K ]0 = k'.[A ][K ]0 dt k 2 + k 1 [A ] tốc độ phản ứng phụ thuộc cả nồng độ tác chất lẫn chất xúc tác III PHẢN ỨNG XÚC TÁC DỊ THỂ • Ví... dụ: H2 + C2H4 → C2H6 Các giai đoạn trong pứ xúc tác dò thể • + Khuếch tán tác chất đến bề mặt xúc tác • + Hấp phụ tác chất lên bề mặt xúc tác • + Phản ứng xảy ra trên bề mặt xúc tác • + Giải hấp sản phẩm khỏi bề mặt xúc tác • + Khuếch tán sản phẩm ra khỏi vùng phản ứng Tác chất 1 2 3 PHA KHÍ PHA LỎNG 45 6 CHẤT RẮN XỐP MAO QUẢN 78 9 Tốc độ chung của pứ xúc tác dò thể • Năm giai đoạn có tốc độ khác nhau...Quan điểm của lý thuyết xúc tác đồng thể • Chất xúc tác sẽ tương tác với chất tham gia phản ứng, hình thành phức chất hoạt động kém bền • Quá trình hình thành sản phẩm trung gian là thuận nghòch, xảy ra nhanh • Phức hoạt động phân hủy, trả lại xúc tác • Tốc độ phản ứng tỉ lệ nồng độ phức hoạt động Xét phản ứng đơn giản: A → B Khi có xúc tác: k1 k3 A + K ⇔ AK * ⎯⎯→ B + K k2 Ta có:... riêng •Tăng độ bền xúc tác •Có thể đồng thời là trung tâm •hoạt động Đánh giá chất xúc tác rắn • - Hoạt tính xúc tác • Tăng tốc tốt cho phản ứng mong muốn • - Độ chọn lọc • Tăng tốc cho các pứ mong muốn, ức chế các pứ không mong muốn • Trong nhiều trường hợp, độ chọn lọc còn quan trọng hơn hoạt tính xúc tác, khó khống chế hơn • - Độ bền, độ ổn đònh • Không bò giảm hoạt tính xúc tác do : tạp chất trong... Hấp phụ và giải hấp thường nhanh đạt cân bằng, ít ảnh hưởng đến tốc độ • - Giai đoạn phản ứng hóa học chậm: phản ứng xảy ra trong vùng động học − E / RT k = k 0 e • - Giai đoạn khuếch tán chậm: phản ứng xảy ra trong vùng khuếch tán D = D 0 e − E kt / RT Thành phần của chất xúc tác rắn –Trung tâm hoạt động •Là nơi phản ứng xảy ra (hầu hết kim loại/ oxit kim loại/ axit rắn) •Là các phân tử nằm trên bề . hóa của phản ứng. Xúc tác dương: làm tăng tốc độ phản ứng • Xúc tác âm: làm giảm tốc độ phản ứng • Phản ứng tự xúc tác: sản phẩm của phản ứng là chất xúc tác cho phản ứng. • Chất xúc tác tham. PHẢN ỨNG XÚC TÁC I. Đònh nghóa, phân loại, đặc tính của p/ư xúc tác II. Phản ứng xúc tác đồng thể III. Phản ứng xúc tác dò thể I. ĐỊNH NGHĨA • Xúc tác là chất làm thay đổi vận tốc của phản ngbằngcáchlàmthaổinănglượng hoạt. chất xúc tác cho phản ứng xảy ra. Ỉ Chất xúc tác cho phản ứng thuận cũng xúc tác cho pứ nghòch •Ta có: ΔG = const. •Mà ΔG = - R.T.lnK cb → K cb = const. Phản ngkhôngxúctác: A + B → AB Phản ngcóxúctác: