CHƯƠNG 4: ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC (Thời lượng: 3t LT + 1t BT) KHÁI NIỆM VỀ ĐỘNG HÓA HỌC  Nhiệt động hóa học cung cấp sở để xem xét trình hóa học có xảy hay không, xảy theo chiều giới hạn nào?  Động hóa học cho biết trình xảy theo thời gian đường chuyển hóa Động hóa học xem xét đến tốc độ chế phản ứng TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG HÓA HỌC 2.1 Những khái niệm 2.2 Tốc độ phản ứng biểu thức tốc độ phản ứng 2.3 Các lý thuyết sở động hóa học 2.1 Những khái niệm  Phản ứng đơn giản phản ứng phức tạp Phản ứng đơn giản: phản ứng có trình chuyển hóa xảy qua giai đoạn Ví dụ: NO + O3 = NO2 + O2  Phản ứng phức tạp: phản ứng có trình chuyển hóa xảy qua nhiều giai đoạn •Ví dụ: •N2O5 = NO2 + O2 trải qua giai đoạn sau: N2O5 = N2O3 + O2 (1) N2O3 + N2O5 = NO2 (2)  Tác dụng bản, chế phản ứng phân tử số Mỗi giai đoạn phản ứng gọi tác dụng Tập hợp tác dụng trình biến đổi chất gọi chế phản ứng Tác dụng định tốc độ giai đoạn xảy chậm Số phân tử, nguyên tử hay ion tham gia vào tác dụng phản ứng hóa học gọi phân tử số Ví dụ: I2 = 2I (phản ứng đơn phân tử) 2HI = H2 + I2 (phản ứng lưỡng phân tử) NO + O3 = NO2 + O2 (phản ứng lưỡng phân tử)  Phản ứng đồng thể dị thể Phản ứng đồng thể: phản ứng diễn hệ đồng thể (các chất phản ứng sản phẩm phản ứng pha) Phản ứng dị thể: chất phản ứng sản phẩm tạo thành pha khác Phản ứng dị thể diễn phức tạp phản ứng đồng thể 2.2 Tốc độ phản ứng biểu thức tốc độ phản ứng Định nghĩa: Tốc độ phản ứng hóa học số tác dụng diễn đơn vị thời gian đơn vị thể tích (đối với phản ứng đồng thể) đơn vị thời gian đơn vị diện tích bề mặt phân chia pha (đối với phản ứng dị thể) Tốc độ phản ứng xác định giảm nồng độ chất phản ứng hay tăng nồng độ sản phẩm đơn vị thời gian (đơn vị: giờ, phút, giây) •VD: •A + B → C + D có vpư = 0,02 mol/l.giây Nghĩa là: thời gian giây nồng độ A B giảm 0,02 mol  Tốc độ trung bình Đối với phản ứng A + B = C + D Tính theo chất phản ứng: nồng độ chất A hay B thời điểm t1 C1, thời điểm t2 C2 tốc độ trung bình phản ứng khoảng thời gian C − C1 ∆C v=− =− t − t1 ∆t Tính theo sản phẩm: nồng độ chất D hay C thời điểm t1 C1, thời điểm t2 C2 tốc độ trung bình phản ứng khoảng thời gian C − C1 ∆C v=− =+ t − t1 ∆t  Tốc độ tức thời (tính thời điểm t định) dC v=± dτ Ví dụ •Ở 5000C xyclopropan chuyển hóa propen theo phản ứng bậc Các kiện thực nghiệm sau: t (min) Xác định: [C3H6].103, mol/l 1,5 1,24 Hằng số tốc độ phản ứng k Chu kỳ bán hủy phản ứng Phần trăm mol xyclopropan lại sau 30 phút phản ứng Tính thời gian để xyclopropan phân hủy hết 80% Ví dụ •Phản ứng phân hủy dinitơ pentoxit N2O5 phản ứng bậc có giá trị số tốc độ k = 5,1.10-4 s-1 45oC •2N2O5 (k)  NO2 (k) + O2 (k) •1 Biết nồng độ ban đầu N2O5 0,25M, hỏi sau 3,2 phút nồng độ bao nhiêu? •2 Sau nồng độ N2O5 giảm từ 0,25M thành 0,15M? •3 Sau chuyển hóa hết 62% N2O5? 2.3 Thuyết va chạm hoạt động - lý thuyết sở động hóa học  Điều kiện tiên phản ứng xảy tiểu phân chất phản ứng phải va chạm đồng thời với  Chỉ va chạm hiệu dẫn đến tương tác hóa học:  Điều kiện có va chạm hiệu quả: Các tiểu phân va chạm phải có lượng lớn hay giá trị gọi lượng hoạt hóa E* (yếu tố lượng) Các tiểu phân va chạm phải có định hướng không gian thuận lợi va chạm (yếu tố hình học) Năng lượng hoạt hóa chất lượng tối thiểu cần cung cấp cho tiểu phân để chúng trở thành hoạt động (có khả phản ứng) Năng lượng hoạt hóa nhỏ  có nhiều tiểu phân hoạt động  tốc độ phản ứng lớn  Biểu thức biểu diễn phụ thuộc số tốc độ phản ứng vào yếu tố lượng hình học: * E − RT •E*: lượng hoạt hóa phản ứng •A: số trước lũy thừa, đặc trưng cho ảnh hưởng định hướng không gian thuận lợi k = Ae CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG 3.1 Ảnh hưởng nồng độ chất phản ứng 3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ 3.3 Ảnh hưởng chất xúc tác 3.1 Ảnh hưởng nồng độ chất phản ứng  Các phản ứng có tốc độ tăng lên tăng nồng độ chất phản ứng Định luật tác dụng khối lượng: “Trong hệ đồng thể, nhiệt độ không đổi, tốc độ phản ứng tỉ lệ thuận với tích số nồng độ chất phản ứng với số mũ hệ số tỉ lượng chất phản ứng” aA + bB = cC + dD v = k CaA CbB Định luật nghiêm ngặt phản ứng đồng thể đơn giản 3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ  Trong phần lớn phản ứng tốc độ phản ứng tăng tăng nhiệt độ Quy tắc (kinh nghiệm) Van’t Hoff  Khi tăng nhiệt độ thêm 10o tốc độ phản ứng tăng lên khoảng từ đến lần  Số lần tăng gọi hệ số nhiệt độ tốc độ, ký hiệu γ k t +10 hay tổng quát γ = =2−4 kt k t + n.10 γ = kt n Ví dụ • Tính số tốc độ k 45oC số lần tăng tốc độ phản ứng tăng nhiệt độ thêm 100oC phản ứng phân hủy N2O5 thành NO2 O2, biết 25 va 65oC số k phản ứng 3,7.10-5 5,2.10-3 • ĐS: k45 = 4,4.10-4, x = 232052 lần Phương trình Arrhenius •Phương trình thực nghiệm Arrhenius cho thấy rõ ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ phản ứng •Trong đó: a ln k = +b T •k: số tốc độ phản ứng •T: nhiệt độ tuyệt đối •a, b số •a = -E*/R •b = ln A •Trong đó:  E*: lượng hoạt hóa phản ứng  R: số khí  A: thừa số trước lũy thừa hay thừa số Arrhenius  Phương trình Arrhenius có dạng: * E ln k = − + ln A RT 3.3 Ảnh hưởng chất xúc tác  Chất xúc tác chất làm tăng tốc độ phản ứng gây nên phản ứng mặt nguyên tắc phản ứng xảy  Chất ức chế chất làm cho tốc độ phản ứng chậm lại Ví dụ: glyxerin chất ức chế phản ứng oxy hóa natri sunfit thành natri sunfat 3.3 Ảnh hưởng chất xúc tác Các đặc điểm chất xúc tác  Lượng chất xúc tác dùng chất phản ứng nhiều lần  Chất xúc tác không thay đổi lượng thành phần tính chất hóa học sau phản ứng (về lý thuyết)  Mỗi chất xúc tác thường có tác dụng phản ứng định Cơ chế tác dụng xúc tác Tác dụng xúc tác làm giảm lượng hoạt hóa phản ứng cách thay đổi chế phản ứng Ví dụ: Một phản ứng có lượng hoạt hóa E* = 167,2 kJ/mol, tiến hành 500K Khi đưa xúc tác vào hệ lượng hoạt hóa giảm xuống 125,4 kJ/mol Vậy tốc độ phản ứng tăng lên lần? (ĐS: 23.279 lần) THANK YOU! [...]... độ phản ứng m, n: bậc phản ứng theo chất phản ứng A, B m+n: bậc phản ứng tổng cộng của phản ứng Phản ứng đơn giản: m = a, n = b Phản ứng phức tạp: m ≠ a, n ≠ b •Xét các ví dụ • I2 → 2I v = k[I2] •C3H6 → CH2 = CH – CH3 v = k[C3H6] •2N2O5 → 4NO2 + O2 v = k[N2O5] •⇒ là những phản ứng bậc 1 •NO + O3 → NO2 + O2 v = k.[NO].[O3] •2 HI → H2 + I2 v = k.[HI]2 •2 NO2 + F2 → 2 NO2F v = k.[NO2].[F2] •⇒ là những phản. .. 0,020mol/l •Ví dụ 2: Xác định bậc phản ứng, biểu thức tốc độ và hằng số tốc độ của phản ứng 2NO (k) + O2 (k) = 2 NO2 (k) theo những dữ liệu thực nghiệm sau: [NO] mol/l [O2) mol/l V (mol/l.s) 1,0 10 -4 1,0 10 -4 2,8.10-6 1,0 10 -4 3,0 10 -4 8 ,4. 10-6 2,0 10 -4 3,0 10 -4 3 ,4. 10-5  Hằng số tốc độ phản ứng k  k là đại lượng phụ thuộc vào bản chất chất phản ứng và nhiệt độ phản ứng  Như vậy, k là đại lượng khơng... chuyển hóa propen theo phản ứng bậc 1 Các dữ kiện thực nghiệm như sau: t (min) Xác định: [C3H6].103, mol/l 0 5 1,5 1, 24 1 Hằng số tốc độ phản ứng k 2 Chu kỳ bán hủy của phản ứng 3 Phần trăm mol của xyclopropan còn lại sau 30 phút phản ứng 4 Tính thời gian để xyclopropan phân hủy hết 80% Ví dụ 2 Phản ứng phân hủy dinitơ pentoxit N2O5 là một phản ứng bậc 1 có giá trị hằng số tốc độ k = 5,1.10 -4 s-1 tại 45 oC... hoạt hóa càng nhỏ  có nhiều tiểu phân hoạt động  tốc độ phản ứng càng lớn  Biểu thức biểu diễn sự phụ thuộc của hằng số tốc độ phản ứng vào các yếu tố năng lượng và hình học: * E − RT •E*: năng lượng hoạt hóa của phản ứng •A: hằng số trước lũy thừa, đặc trưng cho ảnh hưởng của sự định hướng khơng gian thuận lợi k = Ae 3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG 3.1 Ảnh hưởng của nồng độ chất phản ứng. .. phản ứng bậc 2 •2 NO + O2 → 2 NO2 v = k.[NO]2.[O2] •⇒ là phản ứng bậc 3 Xét các ví dụ Ví dụ 1: Phản ứng: 2HI(k) = H2(k) + I2(k) Ở 44 3oC có tốc độ tỷ lệ với nồng độ HI như sau: [HI] mol/l 0,0050 0,010 0,020 V, mol/l.s 7,5.10 -4 3,0.103 ? Từ những dữ kiện đã cho, hãy: a Xác định bậc và viết biểu thức tốc độ của phản ứng đã cho b Tính hằng số tốc độ của phản ứng ở nhiệt độ khảo sát c Tính tốc độ của phản ứng. .. lượng hoạt hóa của phản ứng  R: hằng số khí  A: thừa số trước lũy thừa hay thừa số Arrhenius  Phương trình Arrhenius có dạng: * E ln k = − + ln A RT 3.3 Ảnh hưởng của chất xúc tác  Chất xúc tác là chất làm tăng tốc độ phản ứng hoặc gây nên phản ứng nếu về mặt ngun tắc phản ứng có thể xảy ra  Chất ức chế là chất làm cho tốc độ phản ứng chậm lại Ví dụ: glyxerin là chất ức chế của phản ứng oxy hóa natri... 45 oC và số lần tăng tốc độ phản ứng khi tăng nhiệt độ thêm 100oC đối với phản ứng phân hủy N2O5 thành NO2 và O2, biết ở 25 va 65oC hằng số k của phản ứng này là 3,7.10-5 và 5,2.10-3 • ĐS: k45 = 4, 4.10 -4, x = 232052 lần Phương trình Arrhenius •Phương trình thực nghiệm Arrhenius cho thấy rõ ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng •Trong đó: a ln k = +b T •k: hằng số tốc độ phản ứng •T: nhiệt độ tuyệt... chất phản ứng 3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ 3.3 Ảnh hưởng của chất xúc tác 3.1 Ảnh hưởng của nồng độ chất phản ứng  Các phản ứng đều có tốc độ tăng lên khi tăng nồng độ các chất phản ứng Định luật tác dụng khối lượng: “Trong hệ đồng thể, ở nhiệt độ khơng đổi, tốc độ phản ứng tỉ lệ thuận với tích số nồng độ các chất phản ứng với số mũ bằng hệ số tỉ lượng của các chất phản ứng aA + bB = cC + dD v = k... Ảnh hưởng của chất xúc tác Các đặc điểm của chất xúc tác  Lượng chất xúc tác dùng ít hơn chất phản ứng rất nhiều lần  Chất xúc tác khơng thay đổi về lượng cũng như về thành phần và tính chất hóa học sau phản ứng (về lý thuyết)  Mỗi chất xúc tác thường chỉ có tác dụng đối với một phản ứng nhất định Cơ chế tác dụng của xúc tác Tác dụng của xúc tác là làm giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng bằng... s-1 tại 45 oC •2N2O5 (k)  4 NO2 (k) + O2 (k) •1 Biết nồng độ ban đầu của N2O5 là 0,25M, hỏi sau 3,2 phút nồng độ của nó là bao nhiêu? •2 Sau bao lâu nồng độ N2O5 giảm từ 0,25M thành 0,15M? •3 Sau bao lâu chuyển hóa hết 62% N2O5? 2.3 Thuyết va chạm hoạt động - lý thuyết cơ sở của động hóa học  Điều kiện tiên quyết để cho phản ứng xảy ra là các tiểu phân của các chất phản ứng phải va chạm đồng thời ... Động hóa học xem xét đến tốc độ chế phản ứng TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG HĨA HỌC 2.1 Những khái niệm 2.2 Tốc độ phản ứng biểu thức tốc độ phản ứng 2.3 Các lý thuyết sở động hóa học 2.1 Những khái niệm  Phản. .. thể: phản ứng diễn hệ đồng thể (các chất phản ứng sản phẩm phản ứng pha) Phản ứng dị thể: chất phản ứng sản phẩm tạo thành pha khác Phản ứng dị thể diễn phức tạp phản ứng đồng thể 2.2 Tốc độ phản. .. dụng phản ứng hóa học gọi phân tử số Ví dụ: I2 = 2I (phản ứng đơn phân tử) 2HI = H2 + I2 (phản ứng lưỡng phân tử) NO + O3 = NO2 + O2 (phản ứng lưỡng phân tử)  Phản ứng đồng thể dị thể Phản ứng