1.Phản ứng bất thuận nghịch: hay phản ứng một chiều Phản ứng bất thuận nghịch là những phản ứng mà trong cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất chất tham gia tương tác cho ra sản phẩm, như
Trang 1 Động hóa học có mục đích khảo sát tốc độ phản ứng, tức xem một phản ứng hóa học xảy ra nhanh hay chậm Có những phản ứng xảy ra rất nhanh như phản ứng trung hòa giữa acid với baz, phản ứng nổ của thuốc súng cũng có những phản ứng xảy ra rất chậm như phản ứng este-hóa giữa acid hữu cơ với rượu, sự tạo rỉ sét (rỉ sắt, sét)
Về mặt công nghiệp, một phản ứng hóa học chỉ có lợi thật sự nếu người ta cô lập được nhiều sản phẩm trong một thời gian càng ngắn càng tốt Còn những phản ứng có hại như sự ăn mòn kim loại, sự tạo khí làm ô nhiễm môi trường chúng ta cần hạn chế tốc độ của chúng
Trang 2 Cũng như có nhiều phản ứng, nhiệt động học cho phép xảy ra , nhưng vì xảy ra quá chậm nhưng thực tế coi như không xảy ra Chúng ta cần đầu tư nghiên cứu động hóa học của các phản ứng này để thúc đẩy phản ứng xảy ra nhanh hơn, nếu muốn
Do đó vấn đề khảo sát tốc độ phản ứng rất cần thiết trong phạm vi hóa học ứng dụng
Về mặt khoa học cơ bản, động hóa học đóng vai
trò quan trọng trong việc tìm hiểu diễn tiến của phản ứng hóa học tức xác định cơ chế của phản ứng hóa
học
Trang 31.Phản ứng bất thuận nghịch: (hay phản ứng một chiều)
Phản ứng bất thuận nghịch là những phản ứng
mà trong cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất chất tham gia tương tác cho ra sản phẩm, nhưng trong cùng điều kiện đó chất sản phẩm không thể tương tác cho lại chất tham gia.
2.Tốc độ phản ứng:
Tốc độ phản ứng là đại lượng biểu thị sự diễn biến nhanh hay chậm của một phản ứng hóa học
và nó được xác định bằng độ biến thiên nồng độ của chất trong đơn vị thời gian.
Có hai loại tốc độ phản ứng là tốc độ trung bình và tốc độ tức thời
Trang 4xét phản ứng: A M + N
Ở thời điểm t1 nồng độ: C1
Ở thời điểm t2 nồng độ: C2
Tốc độ trung bình: Trong khoảng thời gian t1 t2:
Tốc độ tức thời: Khoảng thời gian càng bé thì V
tiến đến một giới hạn nào đó ta có:
Δtt
ΔtC t
t
C
C t
t
C
C
1 2
1 2
1 2
2
dt
dC Δtt
ΔtC lim
V lim
0 Δtt 0
Trang 5 Trường hợp phản ứng có dạng tổng quát:
aA + bB mM + nN
Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào:
o Nồng độ (tác chất) chất tham gia phản ứng
o Áp suất (nếu có chất tham gia là chất khí)
o Nhiệt độ
o Bản chất dung môi nếu phản ứng thực hiện trong dd
o Chất xúc tác
dt
dC n
1 dt
dC
1 dt
dC b
1 dt
dC a
1
m
Trang 6 ĐỊNH LUẬT TÁC DỤNG KHỐI LƯỢNG:
Do gunbe và Oagiơ tìm ra 1867
Ở nhiệt độ không đổi, tốc độ của một phản ứng hóa học tỷ lệ thuận với tích số của các lũy thừa bậc ni của nồng độ các chất Ai tham gia phản ứng Trong đó
ni là hệ số tuỷ lượng của chất Ai trong phản ứng
Ví dụ: a A + b B mM + nN
V: Tốc độ tức thời của phản ứng ở thời điểm t
CA, CB nồng độ của chất A, B ở thời điểm t
Kc: hằng số tốc độ phản ứng theo nồng độ
b B
a A C
A K C C dt
dC
1
a
Trang 7 Ý nghĩa của hằng số tốc độ phản ứng:
Khi CA= CB = 1M V = Kc
Vậy hằng số tốc độ phản ứng là tốc độ của phản ứng hóa học, khi nồng độ các chất tham gia bằng 1 mol/l.
Hằng số tốc độ của 1 phản ứng hóa học phụ thuộc vào:
Bản chất của chất tham gia phản ứng
Nhiệt độ và không phụ thuộc vào nồng độ của chất tham gia phản ứng
b B
a A C
A K C C dt
dC
1
a
Trang 8 Nếu phản ứng xảy ra giữa các chất khí thì tốc độ phản ứng
tỷ lệ thuận với tích số của cac luỹ thừa bậc ni của áp suất
riêng phần của các chất AI tham gia phản ứng:
V = Kp .P A a P B b
o PA, PB áp suất riêng phần của chất A, chất B.
o Kp: Hằng số tốc độ phản ứng theo áp suất.
o a,b là hệ số tỷ lượng của phương trình phản ứng.
Trong trường hợp phản ứng dị thể trong phương trình định luật tác dụng khối lượng chỉ đưa vào nồng độ của các chất
khí, hay chất lỏng trong dd Còn nồng độ của chất rắn thường
có giá trị hằng số và do đó được đưa vào hằng số tốc độ.
Ví dụ: C(r) + O2(k) CO2(k)
V = K[C][O2]= K’[O2] (vì K = K’ [C])
Trang 9 Phản ứng đơn giản:
Là những phản ứng mà trong đó các phân tử tham gia phản ứng va chạm tạo thành ngay các phân tử sản phẩm.
Ví dụ: NO + O3 NO2 + O2
Phản ứng phức tạp:
Là những phản ứng trong đó xảy ra theo nhiều giai đoạn và mỗi giai đoạn đó được gọi là một quá trình cơ bản Sản phẩm của quá trình cơ bản này là tác chất của quá trình cơ bản kế tiếp.
Ví dụ: 2N2O5 4NO2 + O2
Đây là phản ứng phức tạp gồm hai quá trình cơ bản.
N2O5 N2O3 + O2 (chậm)
N2O5 + N2O3 4NO2 (nhanh)
Trang 10 Cơ chế phản ứng-Phân tử số và bậc phản ứng:
1 Cơ chế phản ứng:
Tập hợp các quá trình cơ bản xảy ra trong một phản ứng hóa học được gọi là cơ chế phản ứng
2 Bậc phản ứng:
Bậc của một phản ứng là tổng số các số mũ của nồng độ các chất phản ứng ở trong hệ thức tính tốc độ phản ứng
Trang 11 Cơ chế phản ứng-Phân tử số và bậc phản ứng:
3 Phân tử số:
Phân tử số của một phản ứng được xác định bằng số phân tử của các chất phản ứng tương tác đồng thời với nhau để gây nên sự biến đổi hóa học
Dựa vào phân tử số của quá trình cơ bản người ta phân loại về mặt động học các phản ứng đơn giản ra thành phản ứng đơn phân tử, phản ứng lưỡng và
phản ứng tam phân tử
Trang 12 Phân tử số và bậc phản ứng:
Phản ứng đơn phân tử:
Quá trình của nó là sự biến hóa của một phân tử
Ví dụ: I2 2I
N2O N2 + O
Phân tử số của hai phản ứng trên bằng 1, phản ứng bậc I tổng quát và cũng bậc I đối với N2O
2
I
K.C dt
dC
O
N2
K.C dt
dC
Trang 13 Phân tử số và bậc phản ứng:
Phản ứng lưỡng phân tử:
Quá trình cơ bản của nó là sự va chạm của hai phân tử:
Ví dụ 1:
2HI H2 + I2
Phân tử số của phản ứng bằng 2, phản ứng bậc
II tổng quát và cũng bậc II đối với HI
HI
2
K.C dt
dC
Trang 14 Phân tử số và bậc phản ứng:
Phản ứng lưỡng phân tử:
Quá trình cơ bản của nó là sự va chạm của hai phân tử:
Ví dụ 2:
CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O
Phân tử số của phản ứng bằng 2, phản ứng bậc
II tổng quát và bậc I đối với CH3COOH và bậc I đối với C2H5OH
OH H
C COOH.
KC dt
dC
Trang 15 Phân tử số và bậc phản ứng:
Phản ứng tam phân tử:
Quá trình cơ bản của nó là sự va chạm đồng thời của 3 phân tử:
Ví dụ: 2NO + H2 N2O+ H2O
Phân tử số của phản ứng bằng 3, phản ứng bậc III tổng quát và bậc II đối với NO và bậc I đối với H2
Trong một số khổng lồ các phân tử luôn luôn ở
trạng thái chuyển động hỗn loạn, xác suất va chạm
đồng thời của ba phân tử là vô cùng bé cho nên phản ứng tam phân tử là rất hiếm và phản ứng có phân tử
số lớn hơn nữa là không có Vậy đại đa số phản ứng hóa học là phản ứng đơn phân tử và lưỡng phân tử
2
H NO
2 C
K.C dt
dC