Bài giảng hóa học đại cương chương 8 GV quách an bình

Tốc độ của phản ứng hóa học là biến thiên nồng độ của một trong những chất tham gia phản ứng hoặc chất thành trong một đơn vị thời gian.. Phương trình toán mô tả quan hệ của tốc độ tức t

Trang 1

PowerPoint Template

www.themegallery.com

CHƯƠNG 8: ĐỘNG HÓA HỌC

8.1 Vận tốc phản ứng

8.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng

Enter

I wonder what

happens if I mix

these two

solutions…

WOW, that was

really FAST

It was also really FUN

Trang 2

Gv: Quach An Binh Thang 8-2009

be wearing my

goggles?

Back

8.1 Vận tốc phản ứng

1 Tốc độ trung bình và tốc độ tức thời

8.1.2

Khái niệm vận tốc phản ứng

1

8.1.1

8.1.3 Phương pháp xác định tốc độ phản ứng

Back

8.1.1 Khái niệm vận tốc phản ứng

Tốc độ của phản ứng hóa học là đại lượng

đặc trưng cho diễn biến nhanh hay chậm

của một phản ứng hóa học

Tốc độ của phản ứng hóa học là biến thiên

nồng độ của một trong những chất tham

gia phản ứng hoặc chất thành trong một

đơn vị thời gian

V = Nồng độ sau – nồng độ trước

Thời gian sau – thời gian trước =

∆[C]

∆ t

8.1.2 Tốc độ trung bình và tốc độ tức thời

Tốc độ trung bình của phản ứng :

V = ± ∆C/∆t

Tốc độ tức thời của phản ứng:

V = lim v ∆t→0 = ± dC/dt

t ] F [ f

1 t ] E [ e

1 t ] B [ b

1 t ] A [ a

1 rate

∆

=

∆

=

∆

−

=

∆

−

=

aA + bB + … = eE + fF + …

Back

8.1.3 Phương pháp xác định

tốc độ phản ưng

Ví dụ xét phản ứng phân hủy N2O5

2N2O5 (k) 2N2O4 (k) + O2 (k)

- khi N2O5 phân hủy, N2O4 giữ lại trong dung

dịch và O2 có thể thu được qua ống đong

8.1.3 Phương pháp xác định tốc độ phản ưng

Gas buret

Constant temperature bath

Trang 3

900

600

300 0

T(s)

3000

2400

1800

1200

7800

6600

5400

4200

2.18 1.15 0

VO2

5.36 3.95 3.11

8.75 7.42 6.50

10.53 10.17 9.62

Kết quả thí nghiệm Back

Enter

8.1.3 Phương pháp xác định tốc độ phản ưng

0 2 4 6 8 10 12

0 2000 4000 6000 8000 0

2 4 6 8 10 12

0 2000 4000 6000 8000

T(s)

VO2(ml)

Tốc độ của oxi giảm cùng thời gian

Back Enter

Tốc độ trung bình:

Tốc độ giải phóng O2 = ∆ V (O2)

∆ t

0.0031

300 0

VO*2 T(s)

0.0015

1200

Back

Click xem violip

8.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng

8.2.1 Nồng độ 8.2.2 Cơ chế và bậc phản ứng 8.2.3 Nhiệt độ 8.2.4 Xúc tác

Vận tốc

Phản ứng

Back

8.2.1 Ảnh hưởng của nồng độ

Định luật tác dụng khối lượng

Trong hệ đồng thể, ở nhiệt độ không đổi,

tốc độ phản ứng tỷ lệ thuận với tích số nồng

độ các chất phản ứng (kèm theo số mũ

thích hợp)”

Phương trình toán mô tả quan hệ của tốc độ

tức thời với nồng độ các chất phản ứng

được gọi là phương trình tốc độ phản ứng

hay phương trình động học

Back Enter

Tốc độ phản ứng V= k Cm

A.Cn

B

Trong đó:

- k: hằng số tốc độ của phản ứng

- CA và CB: nồng độ mol/l của chất A và chất B tại thời điểm khảo sát

- m, n: bậc phản ứng của chất A và B, bậc phản ứng được xác định bằng thực nghiệm

aA + bB = cC + dD

Back Enter

Trang 4

Back Enter

1 Click xem violip

Đối với chất khí nồng độ được thay thế bằng áp suất riêng phần của chúng

- Với PA và PB là áp suất riêng phần của chất

A và B tại thời điểm khảo sát

V= k.P m

A P n

B

Back

8.2.2 Ảnh hưởng của cơ chế và bậc phản ứng

Bậc phản ứng là một đại lượng thực

nghiệm, nó là tổng số mũ các nồng độ

trong phương trình động học Bậc phản

ứng cho biết ảnh hưởng tổng quát của

nồng độ lên vận tốc phản ứng

- phản ứng bậc không: m=n=0

- phản ứng bậc một m+n=1

- phản ứng bậc hai m+n=2

- phản ứng bậc ba m+n=3

Back Enter

Phản ứng hóa học xảy ra phức tạp

Trải qua nhiều giai đọan trung gian

Giai đọan nào chậm nhất là giai đoạn quyết định tốc độ phản ứng

Mỗi giai đoạn là một quá trình cơ bản

Tập hợp các quá trình cơ bản gọi là cơ chế phản ứng

Ví dụ:

4Fe2+ + O2 = 4Fe3+ + 2H2O

Back Enter

4Fe2+ + O2 = 4Fe3+ + 2H2O

- Phản ứng đó trải qua các giai đoạn sau:

Fe2+ + O2→ Fe3+ + O2-

O2- + H+→ HO2

Fe2+ +HO2.→ Fe3+ + HO2-

HO2- + H+ → H2O2

H2O2 + Fe2+→ Fe3+ + OH- + O.H

Fe2+ + O.H → Fe3+ + OH-

OH- + H+→ H2O

8.2.3 Ảnh hưởng của Nhiệt độ

8.2.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ 8.2.3.2 Thuyết va chạm hoạt động 8.2.3.3 Thuyết trạng thái chuyển tiếp

Trang 5

8.2.3.1 Ảnh hưởng của Nhiệt độ

Đa số vận tốc của phản ứng hóa học đều

tăng theo nhiệt độ

Ví dụ:

H2(k)+O2(k)=H2O ∆G0298=-54,635kcal/mol

- Phản ứng trên ở 6000C thì xảy ra rất nhanh

- Theo Van’t Hoft: Hầu hết tốc độ của các

phản ứng tăng theo nhiệt độ, cứ nhiệt độ

tăng 10 độ thì tốc độ tăng lên 2-4 lần

Back Enter

Trong đó:

γ là h ệ s ố nhi ệ t độ

V 1 là t ố c độ ph ả n ứ ng ở nhi ệ t độ t 1

V 2 là t ố c độ ph ả n ứ ng ở nhi ệ t độ t 2

1

t t

v

Back Enter

Năm 1889, Arrhenius người Thụy Điển đã

đưa ra phương trình thực nghiệm biểu

diễn mối quan hệ hằng số vận tốc với

nhiệt độ

Trong đó:

- k: hằng số vận tốc phản ứng

- R: hằng số khí

- Ea: năng lượng hoạt hóa

dlnk

dT

Ea

RT2

=

Back Enter

Phương trình Arrhenius có thể viết dưới dạng:

Lấy tích phân phương trình từ nhiệt độ T1 đến T2 ta được:

k = k0 x e

-E a RT

dlnk

dT

Ea

RT2

=

[ ]

kT2

kT1

-Ea R

=

T2 -

1

T1

Back

8.2.3.2 Thuyết va chạm hoạt động

Điều kiện để phản ứng hóa học xảy ra là

các phân tử của chất tham gia phản ứng

phải va chạm tương tác với nhau

Phải làm yếu hoặc làm đứt để tạo thành

liên kết mới

Xây dựng liên kết mới đòi hỏi phải tiêu tốn

một năng lượng nhất định

Vận tốc tỷ lệ thuận với số lần va chạm

hiệu quả

Back Enter

Năng lượng dư mà các phân tử có được để

va chạm của chúng dẫn đến sự hình thành chất mới gọi là năng lượng họat hóa (Ea đơn vị kcal/mol; kj/mol)

Năng lượng hoạt hóa là năng lượng cần thiết để đưa các phân tử có năng lượng trung bình lên trạng thái hoạt động

Back Enter

Trang 6

Cho th ấ y s ự bi ế n đổ i

N ă ng l ượ ng trong giai

Đ o ạ n ph ả n ứ ng

Giản đồ năng lượng của phản ứng

∆H

Năng lượng Hoạt hóa

Thế năng

Tọa độ phản ứng

Giản đồ năng lượng của phản ứng

Năng lượng hoạt hoá Thế năng

thay đổi

Chiều quá trình

Back

8.2.3.3 Thuyết trạng thái chuyển tiếp (Thuyết phức chất hoạt động)

Thời điểm va chạm của các phân tử hoạt động, các mối liên kết cũ bị yếu đi (chưa phá vỡ) liên kết mới hình thành trạng thái trung gian gọi là trạng thái chuyển tiếp(không bền) có năng lượng dự trữ lớn

Phức chất hoạt động tồn tại trong một thời gian ngắn

Khi phân hủy thành sản phẩm kèm theo giải phóng năng lượng

8.2.3.3 Thuyết trạng thái chuyển tiếp

(Thuyết phức chất hoạt động)

Năng lượng hoạt hóa là năng lượng tiêu

tốn để chuyển chất tham gia pư ở trạng

thái căn bản thành phức hoạt động

Để thấy rõ quan hệ giữa chất đầu, trạng

thái chuyển tiếp, sản phẩm Người ta dùng

đồ thị phản ứng

H - H

I - I

H… H I…….I

H H

I I

H2 + I2 = 2HI

Với:

- EH-H:năng lượng liên kết của H2=104kcal/mol

- EI-I:năng lượng liên kết của I2=36kcal/mol

- EH-I:năng lượng liên kết của HI=72kcal/mol

- Eat: năng lượng hoạt hóa của phản ứng thuận= 40kcal/mol

- Ean:năng lượng hoạt hóa của phản ứng nghịch= 44kcal/mol

Trang 7

8.2.3.3 Thuyết trạng thái chuyển tiếp

(Thuyết phức chất hoạt động)

Hiệu ứng nhiệt của phản ứng nếu tiến

hành bằng cách làm đứt các liên kết của

H2 và I2 là:

∆H = ∑Elktc +∑Elksp =(EH-H + EI-I)- 2EHI

= (104+36) – 2.72 = -4 kcal/mol

Năng lượng hoạt hóa trong trường hợp

này là:

Eat = EH-H + EI-I = 104+36 = 140 kcal/mol

Ean= 2EH-I = 2.72 = 144 kcal/mol

Năng lượng họat hóa càng nhỏ thì có nhiều phân tử có thể trở thành phân tử hoạt động, vận tốc pư càng lớn

Phản ứng có năng lượng hoạt hóa từ 10-30kcal/mol tiến hành với vận tốc đo được

Phản ứng có năng lượng hoạt hóa lớn hơn 30kcal/mol ở nhiệt độ thường xảy ra rất chậm

Back

8.2.4 Ảnh hưởng của xúc tác

8.2.4.1 Khái niệm chất xúc tác

8.2.4.2 Phân loại chất xúc tác

8.2.4.3 Tính chất của xúc tác

8.2.4.4 Cơ chế của xúc tác

Back

8.2.4.1 Khái niệm chất xúc tác

Khái niệm:

Chất xúc tác là chất tham gia vào một giai đoạn của phản ứng và làm tăng tốc độ của phản ứng, sau đó được phục hồi và tách ra khỏi sản phẩm của phản ứng mà không bị biến đổi cả về tính chất hoá học cũng như

về lượng

Back

Click xem violip

Xúc tác

1

Đồng thể

Dị thể Enzym

8.2.4.2 Phân loại chất xúc tác

Back

Xúc tác đồng thể

- Xúc tác đồng thể: có cùng pha với chất tham gia phản ứng (dung dịch axit, bazơ,

muối của kim loại chuyển tiếp…)

-Ví dụ: Nhiệt phân dietyl ete ở pha khí với xúc tác đồng thể là hơi iot:

C2H5OC2H5 + I2→ CH3CH2I + HI + CH3CHO

CH3CH2I + HI → CH3CH3 + I2

CH3CHO → CH4 + CO

Back

Trang 8

Xúc tác dị thể: không cùng pha với chất

tham gia phản ứng, phản ứng hoá học

xảy ra trên bề mặt chất xúc tác

2C2H5OH → CH2=CH-CH=CH2 + H2 + 2H20

- Với xúc tác ZnO, Al2O3, MgO

Back

Xúc tác enzym

-Các quá trình sinh hóa được xúc tác bởi

một loại chất đặc biệt là các men (enzym), chúng biểu lộ giống xúc tác dị thể và được

gọi là xúc tác vi dị thể

Back Enter

k1

k -1

→ E + P

k2

k1

k -1

ES → E + P k2

Xem violip

Back

Chất xúc tác chỉ làm tăng vận tốc phản ứng có ∆G<0

∆G>0 bất kỳ xúc tác nào cũng không diễn

ra được

Xúc tác làm năng lượng hoạt hóa giảm

Xúc tác không làm thay đổi cân bằng nhưng làm cân bằng đạt nhanh hơn

Xúc tác có tính chọn lọc

Back Enter

Ví dụ: Rượu etylic với xúc tác khác nhau

cho sản phẩm khác nhau:

- Xúc tác Cu ở 200 đến 2500C cho sản phẩm

andehit

- Xúc tác Al2O3 ở 300 đến 3600C cho sản

phẩm etylen

- Xúc tác ZnO + Cr2O3 ở 400 đến 5000C cho

sản phẩm butadien

- Xúc tác H2SO4 đặc ở 1400C cho sản phẩm

dietyl eter

8.2.4.4 Cơ chế của xúc tác

Xúc tác trong

dị thể

Trang 9

Cơ chế của xúc tác trong

phản ứng đồng thể

Phản ứng đồng thể tác dụng chủ yếu của

xúc tác làm giảm năng lượng hoạt hóa của

phản ứng bằng cách thay đổi cơ chế phản

ứng từ đó làm tăng vận tốc

Cơ chế tác dụng của xúc tác được giải

thích bằng thuyết trạng thái chuyển tiếp

Back Enter

Giả sử ta có:

A + B → AB Phản ứng không có xúc tác:

A + B → A…B → AB E1 (1) Phản ứng có xúc tác X, có 2 giai đoạn:

A + X → AX E2 (2)

AX + B → AX…B → AB E3 (3) Phản ứng (2) và (3) xảy ra dễ dàng hơn và nhanh hơn phản ứng (1)

Cơ chế của xúc tác trong phản ứng đồng thể

Back Enter

Nl ho ạ t hoá khi

p ư không có XT

Nl hoạt hoá khi

pư có XT

Nl gi ả i phóng

c ủ a p ư thu ậ n

Quá trình pư

Back Enter

Ph ả n ứ ng không cóxúc tác

Không xúc tác cần nl

hoạt hóa là 17kj

Ph ả n ứ ng

cóxúc tác

0.4 kj

Có xúc tác nl

hh còn 2.1kj

O 2 + O 2 (+Cl) ClO + O2 (+O)

Cl… O…O.O

O…O…O.O

Cl… O…O

O + O 3 (+Cl)

Back Enter

C ơ ch ế c ủ a xúc tác trong

ph ả n ứ ng đồ ng th ể

Back

Phản ứng dị thể thì cơ chế hoạt động của xúc tác phức tạp hơn rất nhiều

Cho chất xúc tác phân bố lên chất mang

Phản ứng xảy ra ở các trung tâm hoạt động trên bề mặt chất xúc tác

Quá trình xúc tác dị thể gồm 5 giai đoạn:

Cơ chế của xúc tác trong phản ứng dị thể

Back Enter

Click xem violip

Trang 10

Quá trình xúc tác dị thể gồm 5 giai

đoạn:

-Chuyển chất đến bề mặt phân chia pha

-Hấp phụ chất phản ứng

-Phản ứng hóa học diễn ra trên bề mặt

-Giải hấp phụ các sản phẩm

-Chuyển sản phẩm ra khỏi bề mặt xúc

tác

phản ứng dị thể

Back Enter

Giai đoạn 1:

Chuyển chất

phân chia pha

Hấp phụ

chất phản

Phản ứng hóa học

Giai đoạn4,5:

Giải hấp

và chuyển

sản phẩm

ra bề mặt

Quá trình xúc tác dị thể gồm 5 giai đoạn

Cơ chế của xúc tác trong phản ứng dị thể

Back Enter

phản ứng dị thể

Click xem violip

1

2

3

Back Enter

4

5

LOGO

www.themegallery.com Back

Định dạng
Số trang	10
Dung lượng	1 MB