phân loại xúc tác cho quá trình

Xuùc taùc axit ñaëc tröng (hoaït hoùa ñoái chaát nhôø H3O+) Xuùc taùc axit toång quaùt (hoaït hoùa ñoái chaát nhôø chaát cho proton baát kyø, tröø H3O+), (xuùc taùc axit Bronsted) Xuùc taùc bazơ ñaëc tröng (hoaït hoùa ñoái chaát nhôø OH) Xuùc taùc bazơ toång quaùt (taùc duïng bôûi bazơ Bronsted) Xuùc taùc axitbazô toång quaùt:Xuùc taùc axit ñaëc tröng (hoaït hoùa ñoái chaát nhôø H3O+) Xuùc taùc axit toång quaùt (hoaït hoùa ñoái chaát nhôø chaát cho proton baát kyø, tröø H3O+), (xuùc taùc axit Bronsted) Xuùc taùc bazơ ñaëc tröng (hoaït hoùa ñoái chaát nhôø OH) Xuùc taùc bazơ toång quaùt (taùc duïng bôûi bazơ Bronsted) Xuùc taùc axitbazô toång quaùt:Xuùc taùc axit ñaëc tröng (hoaït hoùa ñoái chaát nhôø H3O+) Xuùc taùc axit toång quaùt (hoaït hoùa ñoái chaát nhôø chaát cho proton baát kyø, tröø H3O+), (xuùc taùc axit Bronsted) Xuùc taùc bazơ ñaëc tröng (hoaït hoùa ñoái chaát nhôø OH) Xuùc taùc bazơ toång quaùt (taùc duïng bôûi bazơ Bronsted) Xuùc taùc axitbazô toång quaùt:

Phân loại xúc tác

• Xúc tác electrofin: chất xúc tác là axit Lewis

• Xúc tác nucleofin : chất xúc tác là bazơ Lewis

• Xúc tác axit đặc trưng (hoạt hóa

đối chất nhờ H3O +)

• Xúc tác axit tổng quát (hoạt hóa

đối chất nhờ chất cho proton bất kỳ,

trừ H3O +), (xúc tác axit Bronsted)

• Xúc tác bazơ đặc trưng (hoạt hóa

đối chất nhờ OH-)

• Xúc tác bazơ tổng quát (tác dụng

bởi bazơ Bronsted)

• Xúc tác axit-bazơ tổng quát: đồng

thời có sự tham gia của xúc tác

axit-bazơ kiểu Bronsted

• xúc tác electrofin-nuclefin: đồng thời

có sự tham gia của xúc tác axit-bazơ

kiểu Lewis

Xúc tác axit, bazơ đặc trưng

(hoạt hóa đối chất nhờ H3O+, OH-)

Phương trình tốc độ có dạng

H

[S] - nồng độ của đối chất

OH

Ví dụ: thủy phân este bằng xúc tác H 3 O +

Ion hydrocacbony

giai đoạn trung

gian : kết hợp

và tách proton

phản ứng nghịch đảo đường, thủy phân các este, hydrat hóa các aldehyt không no

Thủy phân este dưới tác dụng của xúc tác

bazơ

Phức chất hoạt động

trung gian

có sự kết hợp với OH– và tạo ra OH– do việc

chuyển proton từ phân tử nước đến đối

chất

ngưng tụ aldol, thủy phân các aldehyt,

Xúc tác axit và bazơ tổng

quát

Xúc tác axit tổng quát

1.chất xúc tác là axit HA kiểu

Bronsted bất kỳ, ngoại trừ H3 O +

2.giai đoạn chậm: tạo cation SH +

Xúc tác bazơ tổng quát

1.chất xúc tác là bazơ kiểu

Bronsted bất kỳ, ngoại trừ OH –

2.giai đoạn chậm: hình thành ion

trung gian hoạt động S

-3 VD: aceton dưới tác dụng của bazơ

tạo ra rượu diaceton, phản ứng ngưng

Ví dụ, xúc tác bazơ tổng quát của sự phân

hủy nitramid trong dung dịch nước

Trong giới hạn rộng của pH, W

không phụ thuộc vào nồng độ

của các ion H+ và OH–

Hằng số tốc độ có dạng

Ví dụ, phản ứng ngưng tụ aldol: khi có mặt của

xúc tác bazơ hai phân tử axetaldehyt

(acetaldehyde) ngưng tụ tạo ra rượu

Giai đoạn 1: chuyển proton từ phân tử axetaldehyt cho phân tử bazơ, tạo ra ion

cacbany

Giai đoạn 2: Ion cacbany phản ứng với phân

tử axetaldehyt thứ hai: giai đoạn chậm

+ BH +  SP + B Giai đọan 3:

• Tốc độ aldol hóa phụ thuộc vào giai đoạn 2:





Nồng độ cuối của ion cacbany có thể

xác định bằng phương pháp nồng độ

• Nếu k3[CH3CHO] >> k2[BH+] thì phương

trình động học còn có dạng:

• Nếu k2[BH+] >> k3[CH3CHO] thì phương

trình động học có dạng:

phản ứng chuyển đồng

phân của glucose

Phản ứng diễn ra trong nước & trong một số

dung môi hữu cơ

Xúc tác axit-baz tổng quát

phản ứng chuyển đồng phân

của glucose

Trong một số dung môi hữu cơ (như

pyridin, cloroform, m-creozol, khi không

có nước phản ứng hoàn toàn bị

ngừng lại

Trong hỗn hợp pyridin : m-creozol (1:2)

phản ứng diễn ra 20 lần nhanh hơn

trong nước

m-creozol: chỉ có tính axit

Pyridin: chỉ có tính bazơ

Xúc tác axit-baz tổng quát

Xúc tác axit-bazơ tổng quát

phản ứng chuyển đồng phân của glucose

Tốc độ phản ứng tăng lên khi đưa

vào hỗn hợp axit và bazơ

Phương trình thực nghiệm:

k k   k  H O  k  OH 

Xúc tác axit-bazơ tổng quát

phản ứng chuyển đồng phân của glucose

xúc tác cần phải có đồng thời tính axit (cho proton) và cả bazơ (nhận proton)

Riêng nước có cả hai khả năng trên

(cho và nhận proton)

nước có tác dụng như một axit-bazơ

Xúc tác axit-bazơ tổng quát

phản ứng chuyển đồng phân của glucose

3 H

• Đối với dung dịch bazơ phương trình

(b) có kể đến tích số ion của nước, có thể viết thành dạng:

• Tốc độ của phản ứng xúc tác

hydrolysis các este và xúc tác enol hóa

các keton khác nhau có thể mô tả như

S - là đối chất

k  k  k H O  k OH   k HA  k A

Phản ứng iod hóa aceton trong axit: phản ứng xúc tác axit-bazơ tổng

quát

Thực nghiệm:

W không phụ thuộc vào [I 2 ] và W =

const khi thay I 2 bằng Br 2 cho thấy

phản ứng qua giai đoạn enol hóa

aceton (không phụ thuộc giai đoạn

iod hóa)

Giai đoạn chậm

Phức trung gian prototrop

• Tốc độ tạo enol [ ]

3 3 3

d enol

k CH COH CH B dt

• không phụ thuộc vào phức chất trung gian (kiểu Van t'Hoff hay Arrhenius), phản ứng

xảy ra theo cơ chế xúc tác axit tổng quát

Kết luận này đúng cho bất

kỳ phản ứng nào với cơ chế prototrop

Phản ứng iod hóa aceton trong bazơ

• trong môi trường bazơ halogen hóa

aceton xảy ra thông qua anion tạo ra

từ dạng keton, và tạo ra một trong

những dạng sau

Anion được tạo thành phản ứng

với halogen:

Cô cheá protolyt

dung môi không nước có chứa hydro

Trong dung môi không chứa hydro (dung

môi aproton) - không có khả năng là xúc tác axit

hay bazơ tổng quát

trong dung môi aproton có mặt của axit HA

1 1

S H A K

• Độ thẩm điện môi của nhiều

dung môi nhỏ và khác nhau, nên quá trình phân ly của các ion và các phần tử phân cực là khác nhau

• Sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nồng độ của axit là

Hiệu ứng muối

• Theo thuyết cổ điển của sự điện ly, chất

xúc tác là axit yếu phân ly theo phương trình

 

3

H O A Kc

giảm tác dụng xúc tác.

Arrhenius cho rằng, tác dụng đó nhỏ và không đáng kể nếu so với định luật tác dụng khối lượng

• Thêm muối có

cùng anion với axit trong một

số điều kiện có khả năng làm tăng quá trình xúc tác

(hiệu ứng muối thứ cấp).

cực tiểu

Bảng 1.3: Hiệu ứng muối sơ và thứ cấp với xúc tác

Hiệu ứng muối thứ cấp