Hoá đại cương B - 22 - CHƯƠNG III ĐỘNG LỰC – CHIỀU HƯỚNG VÀ TỐC ĐỘ CỦA QUÁ TRÌNH Nhiệt động học nhằm nghiên cứu quy luật trao đổi lượng hệ môi trường chuyển hóa nhiệt thành dạng lượng khác Nhiệt động học dựa nguyên lý: - Nếu trình mà có dạng lượng thay cho phải có dạng lượng khác xuất với lượng tương đương nghiêm ngặt - Nhiệt chuyển từ vật thể nguội sang vật thể nóng Các trình hóa học, đặc biệt phản ứng hóa học thường xảy có kèm theo tượng phát hay thu lượng dạng hay dạng khác (thường dạng nhiệt) Lượng nhiệt phát hay thu vào trình hóa học gọi hiệu ứng nhiệt Việc nghiên cứu hiệu ứng nhiệt trình hóa học cho phép xác định lượng liên kết, hiểu cấu tạo khả tương tác chất, xác định mức độ chiều hướng trình hóa học I HIỆU ỨNG NHIỆT Các khái niệm : a Hệ - Hệ phần vũ trụ nghiên cứu, xem xét Phần lại môi trường - Hệ kín hệ trao đổi chất trao đổi lượng với môi trường - Hệ hở hệ có trao đổi chất lượng với môi trường bên b Năng lượng Năng lïng thước đo vận động chất - Có nhiều dạng lượng: + Động năng lượng đặc trưng cho vật chuyển động (=1/2 mv2) +Thế năng lượng mà hệ có vị trí trường lực (Et=mgh) + Điện năng lượng tiểu phân tích điện (eletron, ion…) ThS Hồ Thị Bích Ngọc Khoa Hoá học Hoá đại cương B - 23 - + Hóa năng lượng gắn liền với trình biến đổi chất - Năng lượng toàn phần hệ gồm : + Động toàn hệ + Thế vị trí hệ trường lực Tổng động hệ gọi ngoại + Nội (năng lượng dự trữ bên hệ) : lượng chuyển động tịnh tiến, chuyển động quay phân tử; chuển động quay chuyển động giao động nguyên tử bên phân tử; chuyển động điện tử nguyên tử; lượng bên hạt nhân Tóm lại, nội năng lượng toàn phần hệ trừ động toàn hệ - Có cách chuyển lượng : + Nếu chuyển lượng có liên quan đến di chuyển hệ học chuyển lượng thực dạng công Ví dụ : Công nâng vật lên cao, công giãn nở chất khí chống áp suất ngoài… + Nếu chuyển lượng có liên quan đến việc tăng tốc độ chuyển động phân tử vật nhận lượng chuyển lượng thực dạng nhiệt Nhiệt công gắn liền với trình : chúng phụ thuộc vào cách tiến hành Vì vậy, nhiệt công hàm trình Năng lượng thuộc tính hệ, có giá trị xác định trạng thái hệ Sự biến thiên lượng phụ thuộc trạng thái đầu, trạng thái cuối hệ không phụ thuộc vào cách tiến hành Vì vậy, lượng hàm trạng thái hệ Ví dụ : Phản ứng Zn(r) + CuSO4 (d2) = Cu(r) + ZnSO4(d2) Nếu diễn bình phản ứng 250C, 1atm không xảy công tỏa lượng nhiệt 55,2 kcal/mol Nếu diễn nguyên tố Ganvanic tạo công điện tương đương 50,4 kcal/mol tỏa lượng nhiệt 4,8 kcal/mol Trong trường hợp, lượng giảm 55,2 kcal/mol Nguyên lý I nhiệt động học – nội năng, entanpy : Nhiệt hóa học nghiên cứu chuyển hóa tương hỗ nhiệt công Cơ sở để nghiên cứu chuyển hóa nguyên lý I nhiệt động học : ThS Hồ Thị Bích Ngọc Khoa Hoá học Hoá đại cương B - 24 - Khi cung cấp cho hệ lượng nhiệt Q nhiệt tiêu tốn để làm tăng nội ∆U hệ để thực công A chống lại từ lực từ bên tác động lên hệ: Q = ∆U + A Quy ước : Hệ nhận nhiệt Q>0; Hệ sinh công A>0 Công A trình hóa học chủ yếu công chống áp suất bên Khi chuyển hệ từ trạng thái sang trạng thái công A laø : A = ∫ pdv - Nếu trình hóa học diễn điều kiện V=const (quá trình đẳng tích) : Qv = A = ∆U = U2 - U1 Như vậy, nhiệt mà hệ thu vào trình đẳng tích dùng để tăng nội hệ - Nếu trình hóa học diễn điều kiện p = const (quá trình đẳng áp : A = ∫ Pdv = p (v − v1) = p∆v ∆V : Sự thay đổi thể tích trình Từ : Qp ∆V = = ∆U ΣVsp - ΣVcđ - P∆V = U1 + PV2 Đặt : H = U + PV Thì : QP = H2 - H1 U2 - - PV1 = ∆H H gọi entanpy Như vậy, nhiệt cung cấp cho hệ trình hóa học đẳng áp dùng để tăng entanpy Kết luận : * Nếu phản ứng tiến hành điều kiện đẳng tích, biến đổi lượng biến đổi nội hệ - Nếu phản ứng thu nhiệt, nội hệ tăng (∆U > 0); - Nếu phản ứng tỏa nhiệt, nội hệ giảm (∆U < 0) * Nếu phản ứng tiến hành điều kiện đẳng áp, biến đổi lượng biến đổi entanpy hệ ThS Hồ Thị Bích Ngọc Khoa Hoá học Hoá đại cương B - 25 - - Nếu phản ứng thu nhiệt, entanpy hệ tăng (∆H > 0); - Nếu phản ứng tỏa nhiệt, entanpy hệ giảm (∆H < 0); Tóm lại nhiệt lượng mà hệ thu vào (hay phát ra) trình hóa học dùng để thay đổi nội entanpy Vậy hiệu ứng nhiệt trình hóa học xác định độ thay đổi U H * Trong phản ứng có mặt chất lỏng chất rắn (sự thay đổi thể tích không đáng kể) : ∆H ≈ ∆U Trong phản ứng có chất khí ∆U ∆H khác nhiều : ∆H = ∆U ∆n : Biến thiên số mol khí R : Hằng số khí + ∆nRT R = 1,987 cal/mol độ Trong thực tế hóa học, ta thường gặp trình đẳng áp nên để xác định hiệu ứng nhiệt trình hóa học, chủ yếu ta xét thay đổi entanpy Hiệu ứng nhiệt phản ứng – Phương trình nhiệt hóa học: - Hiệu ứng nhiệt phản ứng nhiệt lượng phát hay thu vào phản ứng hóa học * Nếu trình phát nhiệt, hiệu ứng nhiệt ghi với dấu trừ (-) giảm entanpy * Nếu trình thu nhiệt, hiệu ứng nhiệt ghi với dấu cộng (+) tăng entanpy Nhiệt lượng có đơn vị KJ hay kcal (1kcal = 4,184 KJ) - Phương trình nhiệt hóa học phương trình phản ứng có ghi hiệu ứng nhiệt trạng thái tập hợp chất tham gia phản ứng sản phẩm phản ứng Để tiện so sánh hiệu ứng nhiệt trình hóa học khác nhau, đại lượng hiệu ứng nhiệt thường tính với mol hợp chất, nhiệt độ 250C áp suất 1atm Hiệu ứng nhiệt gọi hiệu ứng nhiệt tiêu chuẩn:∆H0298 Ví dụ : Zn(r) + 2HCl(k) ∆H 298=36,5 = ZnCl2(d2) + H2(k) ; kcal 1/2H2(k) + 1/2Cl2(k) = HCl(k) ; ∆H0298=-22,2 kcal + Chú ý : - Hiệu ứng nhiệt tỷ lệ với khối lượng chất phản ứng sản phẩm phản ứng Vì vậy, đại lượng hiệu ứng nhiệt không tiêu chuẩn cần ghi với giá trị tương ứng khối lượng chúng ThS Hồ Thị Bích Ngọc Khoa Hoá học Hoá đại cương B Ví dụ : H2(k) + - 26 Cl2(k) = 2HCl(k) ; ∆H = -44,4 kcal Nhiệt tạo thành nhiệt đốt cháy: - Nhiệt tạo thành hiệu ứng nhiệt phản ứng tạo thành mol chất từ đơn chất ứng với trạng thái tự bền vững Ký hiệu nhiệt tạo thành tiêu chuẩn (∆H0298)tt Ví dụ : As(r) + 3/2Cl2(k) = AsCl3(l) ; ∆H0298=- 8,02kcal=(∆H0298)ttAsCl3 Nhiệt tạo thành đơn chất bền điều kiện chuẩn chấp nhận Ví dụ : C(gr), Br2(l) có (∆H0298)tt=0 - Nhiệt đốt cháy hiệu ứng nhiệt phản ứng đốt cháy oxy mol chất hữu để tạo thành khí CO2, nước lỏng số sản phẩm khác Ví dụ : C2H6(k) + 3/2O2(k) =2CO2(k) + 2H2O(l); ∆H0298=-372,82kcal =(∆H0298)đcC6H6 Các định luật nhiệt hóa học : Cơ sở tính toán nhiệt hóa học định luật nhiệt hóa học, chủ yếu định luật Hess a Định luật Lavoisier – Laplace "Lượng nhiệt phân hủy chất thành nguyên tố lượng nhiệt tạo thành hợp chất từ nguyên tố" Ví dụ : 1/2H2(k) + 1/2I2(k) = HI(k) ; ∆Htt(HI) = 6,2kcal HI(k) = 1/2H2(k) + 1/2I2(k) ;∆Hph(HI) = -6,2kcal b Định luật Hess "Nếu có nhiều cách để chuyển chất ban đầu thành sản phẩm cuối giống hiệu ứng nhiệt tổng cộng theo cách nhau" (ở điều kiện nhiệt độ, áp suất) Nói cách khác "Hiệu ứng nhiệt trình hóa học phụ thuộc vào chất trạng thái chất đầu sản phẩm không phụ thuộc vào đường đi" ThS Hồ Thị Bích Ngọc Khoa Hoá học Hoá đại cương B - 27 - Ví dụ : Giả sử có 1ntg Na; 0,5ptg H2 0,5ptg O2 Hãy điều chế 1ptg NaOH xác định hiệu ứng nhiệt phản ứng điều chế NaOH Giải - Phương pháp : Na(r) = + 1/2O2 1/2Na2O2(r) ; ∆H1 = -60,3 kcal 1/2H2(k) + 1/4O2(k) = 1/2H2O(l) + 1/2H2O(l) = NaOH(r) ; ∆H2 = -34,1 kcal 1/2Na2O2(r) + 1/4O2(k); ∆H3=-7,6 kcal Cộng phương trình : Na(r) + 1/2H2(k) + 1/2O2(k) = NaOH(r) ;∆H=∆H1+∆H2 =-102 kcal - Phương pháp : H2(k) + 1/2O2(k) = H2O(k) ; ∆H1 = - 68,3 kcal Na(r) + H2O(l) = NaOH(r)+1/2H2(k) ;∆H2 =-33,7 kcal Cộng phương trình : Na(r) + 1/2H2(k) + 1/2O2(k) = NaOH(r) ;∆H=∆H1+∆H2 =-102 kcal Với phương pháp điều chế khác nhau, hiệu ứng nhiệt phản ứng –102 kcal(∆H0298) * Hệ định luật Hess : - Hiệu ứng nhiệt phản ứng tổng nhiệt tạo thành sản phẩm phản ứng trừ tổng nhiệt tạo thành chất đầu - Hiệu ứng nhiệt phản ứng tổng nhiệt đốt cháy chất đầu trừ tổng nhiệt đốt cháy sản phẩm phản ứng Phản ứng tổng quaùt : aA + bB +… ∆H0 = Σ(∆H0tt)sp = - cC + dD… Σ(∆H0tt)cñ = (c∆H0tt(c) + d(∆H0tt(D)) – (a∆H0tt(A) + = Σ(∆H0ñc)cñ - Σ(∆H0ñc)sp = (a∆H0ñc(A) + b(∆H0ñc(B)) – (c∆H0đc(C) + b∆H0tt(A)) Hay ∆H0 d∆H0đc(D)) ThS Hồ Thị Bích Ngọc Khoa Hoá học Hoá đại cương B - 28 - II CHIỀU TỰ DIỄN BIẾN CỦA CÁC PHẢN ỨNG HÓA HỌC Chiều tự diễn biến trình: Cho đến cuối kỷ 19, khái quát hóa kiện thực nghiệm hiệu ứng nhiệt phản ứng hóa học, người ta thấy điều kiện nhiệt độ không đổi, phản ứng tỏa nhiệt (∆H < 0) có khả tự diễn biến, phản ứng thu nhiệt (∆H > 0) xảy cung cấp lượng từ bên cho hệ Từ đó, Marcelin Berthelot phát biểu qui tắc "Các phản ứng hóa học tự diễn biến theo chiều tỏa nhiệt" Trong thực tế, đa số phản ứng hóa học tự diễn biến phản ứng tỏa nhiệt (đốt cháy nguyên liệu, trình hóa học xảy thể…) Tuy nhiên, có số trình thu nhiệt tự diễn biến Ví dụ : N2O5 = 2NO2 + 1/2O2 , ∆H = +9,7 kcal Các tinh thể muối NH4Cl, NaNO3 tự tan H2O làm dung dịch lạnh rõ rệt, chất lỏng lạnh bay hơi… Như vậy, nói tất trình tự diễn biến tỏa nhiệt Mặt khác, nhiều trình tỏa nhiệt mà không tự diễn biến Ví dụ : H2O(hơi) H2(k) + 1/2O2(k) → H2O (lỏng) → H2O (l) Lại có trình tự diễn biến mà không kèm theo biến đổi lượng : khí trơ tự khuếch tán vào nhiệt độ, áp suất không đổi… Tóm lại, giảm lượng hệ yếu tố định chiều hướng trình Vậy yếu tố thứ hai ảnh hưởng đến chiều tự diễn biến trình ? Xét trường hợp sau : - Để dễ hình dung, người ta so sánh hệ nhiệt động với cỗ Với cổ có trạng thái vó mô khác : * Trạng thái trật tự : Các quân xếp theo trật tự cố định * Trạng thái trật tự : Các quân xếp theo trật tự ngẫu nhiên, có vô số cách xếp kiểu Khi đánh bài, cách tự nhiên cỗ chuyển từ trạng thái trật tự (là trạng thái có xác suất nhỏ) sang trật tự (là trạng thái có xác suất lớn) - Một hệ cô lập gồm hai chất khí không tác dụng với (VD : Ar He phân cách vách ngăn) bỏ vách ngăn, khí tự trộn lẫn vào nhau, sau thời gian heli lẫn argon phân bố toàn thể tích Các khí bị phân Cách có trật tự : thể tích lớn hơn, phân tử khí chiếm nhiều vị trí hơn… ThS Hồ Thị Bích Ngọc Khoa Hoá học Hoá đại cương B - 29 - Vậy khuynh hướng tự nhiên khí chuyển từ trạng thái trật tự sang trạng thái trật tự - Trong trình nóng chảy, bay hơi, thăng hoa, phân ly… tính trật tự hệ giảm, tính trật tự hệ tăng lên Những điều vừa trình bày phản ánh qui luật khác tự nhiên : Quá trình tự nhiên xảy theo chiều từ trạng thái có xác suất nhỏ đến trạng thái có xác suất lớn hơn; Tức đến trạng thái với độ hỗn độn lớn phân bố phần từ Từ ta thấy : Chiều tự diễn biến phản ứng hóa học xác định tác động tổng hợp yếu tố : khuynh hướng chuyển hệ đến trạng thái có lượng nhỏ khuynh hướng đạt đến trạng thái có xác suất lớn Ví dụ : Phản ứng N2 + 3H2 ⇔ 2NH3 ; ∆H = -10,5 kcal Phản ứng diễn theo chiều thuận tạo thành NH3 ứng với lượng nhỏ hệ Tuy nhiên, trạng thái có xác suất lớn lại ứng với chiều nghịch phân hủy hoàn toàn NH3 (số phân tử khí tăng lên lần) Do tác động yếu tố, cân thiết lập ứng với tỷ lệ nồng độ xác định tất chất nhiệt độ khảo sát Entropy lượng tự Gibbs : a Entropy Thông thường ứng với trạng thái vó mô hệ có số lớn trạng thái vi mô (w) Đó lượng vó mô chất, số phân tử vô lớn, vị trí tốc độ chúng khác Để đặc trưng cho trạng thái hệ thuận lợi hơn, người ta dùng đại lượng tỷ lệ thuận với logarit xác xuất thực trạng thái vi mô nghiên cứu Đại lượng gọi Entropy (S) S k = klnw = R N lnw k = 1,38.10-33 J/0k : Hằng số Boltzmann , R : Hằng số khí , R = 1,987 cal/mol N : Số Avogadro , N độ = 6,023.1023 ptử/mol ThS Hồ Thị Bích Ngọc Khoa Hoá học Hoá đại cương B w : - 30 Xác suất trạng thái hệ (số trạng thái tiểu phân tạo nên trạng thái toàn hệ thời điểm chọn) b Năng lượng tự Gibbs Năng lượng tự Gibbs (G) liên hệ với Entropy, Entropy nhiệt độ qua biểu thức : G = H - TS Nếu phản ứng thực áp suất nhiệt độ không đổi biến thiên lượng tự Gibbs (thế đẳng nhiệt đẳng áp, đẳng áp) : ∆G = ∆H - T∆S Đây phương trình nhiệt động học Phương trình thể đầy đủ ý nghóa nguyên lý II nhiệt động học :"Trong trình nhiệt động, tất lượng nhiệt (∆H) chuyển thành công (∆G) mà lượng chuyển thành công (T∆S)" Sự thay đổi đẳng áp điều kiện diễn biến trình hóa học : Từ biểu thức nguyên lý I nguyên lý II, người ta rút : A’ ≤ -∆G A’ : Công có ích mà hệ thực trình đẳng nhiệt Như vậy, tiêu chuẩn để xét trình tự xảy hay không tự xảy hệ điều kiện nhiệt độ áp suất không đổi độ thay đổi đẳng áp ∆G < : Quá trình tự xảy ∆G > : Quá trình tự xảy ∆G = : hay ∆H =T∆S hệ đạt trạng thái cân (lúc lượng tự G đạt giá trị cực tiểu không thay đổi nữa) Từ phương trình nhiệt động học, ta thấy : + Ở nhiệt độ thấp (T nhỏ), T∆S nhỏ bỏ qua ∆G ≈ ∆H ; ∆H < ∆G < : phản ứng phát nhiệt tự diễn biến, ta có quy tắc Berthelot, phản ứng tự diễn biến theo chiều tỏa nhiệt + Ở nhiệt độ cao (T lớn), ta có : |∆H| ⇒ 0 : phản ứng tự diễn biến theo chiều tăng Entropy Chú ý giá trị ∆G âm phản ứng cho biết phản ứng có khả xảy ThS Hồ Thị Bích Ngọc Khoa Hoá học Hoá đại cương B Ví dụ : - 31 - NO(k) + 1/2O2(k) = NO2(k); ∆G = -8.3 kcal H2(k) + 1/2O2(k) = H2O(k); ∆G = -54,63 kcal (1) (2) Maëc dù ∆G (2) âm (1) nhiều, nhiệt độ 250C, thực tế phản ứng (2) không xảy ra, phản ứng (1) xảy dễ dàng Vậy làm để phản ứng nguyên tắc có khả xảy xảy ? vấn đề phải tìm cách tăng tốc độ phản ứng cách tăng nhiệt độ, nộng độ chất tác dụng, sử dụng xúc tác Động hóa học học thuyết tốc độ phản ứng hóa học III ĐỘNG HÓA HỌC Tốc độ phản ứng : Tốc độ phản ứng đại lượng đặc trưng cho diễn biến nhanh hay chậm phản ứng Nó đo độ biến thiên nồng độ chất phản ứng hay sản phẩm phản ứng đơn vị thời gian Phản ứng tổng quát : aA + bB cC → + dD Ta có tốc độ trung bình : v=- ∆CA a ∆t =- ∆CB b ∆t =- ∆Cc c ∆t = ∆CD d ∆t Tốc độ tức thời phản ứng tính vi phân nồng độ theo thời gian : v =- dCA a dt =+ dCD c dt =… Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng: Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào chất chất phản ứng mà phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nồng độ chất phản ứng, áp suất (đối với phản ứng có chất khí tham gia), nhiệt độ, xúc tác, tạp chất, độ mịn (đối với phản ứng có chất rắn tham gia), môi trường (đối với phản ứng dung dịch)… Trong có yếu tố có ảnh hưởng quan trọng trình hóa học : nồng độ chất phản ứng, nhiệt độ, xúc tác ThS Hồ Thị Bích Ngọc Khoa Hoá học Hoá đại cương B - 32 - a Ảnh hưởng nồng độ chất phản ứng - Định luật tác dụng khối lượng (Guildberg – Waage 1864 – 1867) : "Trong hệ đồng thể, nhiệt độ không đổi, tốc độ phản ứng tỷ lệ thuận với tích số nồng độ chất phản ứng kèm theo số mũ hệ số tỷ lượng chúng phương trình phản ứng" Phản ứng tổng quát : a b kC AC aA + bB → cC + v = → 2HI dD B CA, CB : Nồng độ chất phản ứng thời điểm xác định v k : Hệ số tỉ lệ (hằng số tốc độ) Ví dụ : H2 + I2 v = kCH2CF2 Phản ứng thuận nghòch : - aA + bB ⇔ cC + dD v = vt nên v = Ở thời điểm cân : vt = - Hằng số tốc độ k : GIá trị k phụ thuộc chất chất tác dụng nhiệt độ : k Z = Ze-E*/RT eS*/R : Hệ số tỷ lệ với tổng số va chạm tiểu phân đơn vị thời gian, đơn vị thể tích E* : Năng lượng hoạt hóa phản ứng (năng lượng tối thiểu cần cung cho tiểu phân để chúng trở thành hoạt động (có khả phản ứng) tương tác với S* : Entropy hoạt hóa phản ứng (sự định hướng không gian thuận lợi va chạm tiểu phân hoạt động) Độ lớn k tốc độ phản ứng nồng độ chất tác dụng đơn vị - Giải thích ảnh hưởng nồng độ tốc độ phản ứng: Theo thuyết hoạt hóa, nồng độ chất phản ứng tăng tổng số tiểu phân phản ứng tăng nên số va chạm tiểu phân số tiểu phân hoạt động tăng, tốc độ phản ứng tăng ThS Hồ Thị Bích Ngọc Khoa Hoá học Hoá đại cương B - 33 - b Ảnh hưởng nhiệt độ Từ : k = Ze-E*/RT eS*/R Khi tăng nhiệt độ tốc độ phản ứng tăng tăng số tiểu phân hoạt động Ví dụ : 2H2O + O2 = 2H2O Ở 20 C phản ứng không xảy 7000C lại xảy tức thời - Quy tắc Van’t Hoff (1884) : "Khi tăng nhiệt độ lên 100 tốc độ trung bình phản ứng tăng từ đến lần" Con số cụ thể cho biết tốc độ phản ứng trung bình tăng lên lần nhiệt độ tăng thêm 100 gọi hệ số nhiệt độ (γ) phản ứng : kt + 10 γ= =2÷4 kt kt + n.10 γn = kt Từ biểu thức này, khoảng nhiệt độ không lớn, ta tính tốc độ tăng lần tính k nhiệt độ mong muốn Ví dụ : Hãy xác định k 300C tính tốc độ phản ứng tăng lần tăng nhiệt độ lên 1000C phản ứng phân hủy N2O5 2N2O5 = 4NO2 + k60 O2 2,57.10-3 = k00 ; = 7,9.10-7 Giaûi : γ6 = k0 + 6.10 k0 lgγ -7 (3,85) 7,9.10 = 4,5.10 = k0 lg 3253,2 = k30 ⇒ k60 = 2,57.10-3 7,9.10-7 = 3253,2 = 0,585 γ = = 100,585 = 3,85 γ k0 = -5 Khi tăng nhiệt độ lên 1000C tốc độ tăng lên : γ10 = k0+10.10 k0 = (3,85)10 c Ảnh hưởng chất xúc tác Tác dụng chủ yếu chất xúc tác làm giảm lượng hoạt hóa phản ứng cách thay đổi chế phản ứng làm tăng tốc độ phản ứng ThS Hồ Thị Bích Ngọc Khoa Hoá học Hoá đại cương B - 34 - - Chất xúc tác chất thêm vào phản ứng làm tăng tốc độ phản ứng hay gây nên phản ứng mặt nguyên tắc phản ứng xảy Ví dụ : Phản ứng Al v I2 xảy có mặt nước : 2Al H20(h) + = 3I2 2AlI3 + Phân loại : * Chất xúc tác đồng thể : Chất xúc tác pha với hỗn hợp phản ứng * Chất xúc tác dị thể : Chất xúc tác có pha khác với pha hỗn hợp phản ứng + Đặc điểm : * Lượng chất xúc tác sử dụng nhỏ lượng chất phản ứng nhiều Ví dụ : Để oxy hóa 1.000.000 kg NH3 thành NO cần 1kg Pt + Rh xúc tác * Chất xúc tác không thay đổi lượng thành phần tính chất hóa học sau phản ứng * Mỗi chất xúc tác thường có tác dụng phản ứng định Ví duï : Al2O3, 4000C C2H4 C2H5OH + H 2O Cu, 2000C CH3CHO + H 2O Như vậy, chất xúc tác chất làm tăng tốc độ phản ứng tham gia vào tương tác hóa học với chất phản ứng giai đoạn trung gian sau phản ứng phục hồi lại giữ nguyên lượng thành phần tính chất hóa học - Cơ chế tạo phức chất trung gian hoạt động (xúc tác đồng thể) Chất xúc tác kết hợp với chất phản ứng tạo thành phức chất hoạt động trung gian : phức chất không bền lượng bé thay đổi đáng kể lượng hoạt hóa phản ứng Phản ứng tổng quát : A + B → AB Khi xúc taùc : A + B → A…B → : A + k → A…k Ak + B → AB…k → AB, E * Khi có xúc tác k Ak, E * → AB + k, E*3 E*2 E* +