Động học hóa học – hóa lý hệ phân tán

Tại sao phải nghiên cứu động hóa học?tốc độ và cơ chế của quá trình hóa học  Ở cấp độ vĩ mô: cho phép mô hình hóa được các quá trình hóa học trong thực tế ➔Năng suất và công nghệ của qu

Tài liệu tham khảo

❖ Principes de Chimie – Atkins P.W., Deoeck & Larcier s.a

Phần 1 Động học hóa học

Tại sao phải nghiên cứu động hóa học?

KINETICS Glucose oxidation is slow The body uses protein catalysts

called enzymes to speed up the reactions.

Tại sao phải nghiên cứu động hóa học?

Tại sao phải nghiên cứu động hóa học?

tốc độ và cơ chế của quá trình hóa học

 Ở cấp độ vĩ mô: cho phép mô hình hóa được các quá trình hóa học trong thực tế

➔Năng suất và công nghệ của quá trình

Một số khái niệm cơ bản

❖ - Tốc độ phản ứng (Reaction rates)

❖ - Định luật vận tốc (Định luật tác dụng khối

lượng) (Rate Law)

❖ - Bậc phản ứng (Reaction Order)

❖ - Half-life: Thời gian bán phản ứng

❖ - Phản ứng nguyên tố (Elementary step)

❖ - Phân tử số (Molecularity)

❖ - Cơ chế phản ứng (Reaction Mechanism)

❖ - Lý thuyết va chạm (The Collision Theory)

❖ - Năng lượng hoạt hóa (Activation Energy)

❖ - Xúc tác (Catalyst)

Sơ lược nội dung

Outline

CHƯƠNG 1

VẬN TỐC PHẢN ỨNG

Phản ứng đồng thể đơn giản

Vận tốc phản ứng

❖ Định nghĩa:

▪ Vận tốc phản ứng (reaction rate) là sự thay thổi nồng

độ của một trong các chất tham gia phản ứng(reactant) hoặc là một trong các sản phẩm tạo thành(product) trong một đơn vị thời gian diễn ra phản ứng

Dấu « - » : nồng độ của R giảm theo t

[P]: sự thay đổi nồng độ của sản phẩm P trong khoảng thời gian t

Vận tốc phản ứng

❖ Phản ứng không diễn ra với cùng 1 tốc độ và

chậm dần theo thời gian

❖ Khi phản ứng diễn ra, nồng độ của các chất

phản ứng giảm dần và làm giảm tần số va chạmgiữa các phần tử

100%

A + B → C

Vận tốc phản ứng

2N2O5(g)→ 4NO2 (g) + O 2 (g)

Vận tốc phản ứng

(average reaction rate)

Vận tốc trung bình của phản ứng

C c

t

B b

t

A a

❖ Write the rate expression for the

Vận tốc phản ứng

(Instantaneous Rate of Reaction)

Vận tốc tức thời của phản ứng

Ví dụ 1:

Br2 (aq) + HCOOH (aq) → 2Br- (aq) + 2H+ (aq) + CO2 (g)

0.000 0.002 0.004 0.006 0.008 0.010 0.012

Rate at 100s 2,09×10 -5 M/s

Rate at 100s 1,48×10 -5 M/s

slope of tangent

❑ Study of rates is useful since the

factors to control the reaction

reaction

given amount of product

given amount of time

Ví dụ 2: Xác định vận tốc phản ứng

concentration of either a reactant or product at

several time intervals.

spectroscopic method or pressure (for a gas).

For example, the total pressure increases for the

reaction:

Because 5 moles of gas products are produced

from 2 moles of gas reactants.

Ví dụ 2: Xác định vận tốc phản ứng

- N2O5 tinh thể được cho vào trong 1 bình kín được gắn một

áp kế -Gia nhiệt ở 45°C, tinh thể bay hơi và N2O5 bị phân hủy

- Đọc giá trị áp suất ở áp kế => biết được áp suất riêng phần (hay nồng độ)

2N 2 O 5(g)→ 4NO2(g) + O2(g)

How can the rate expression be unique and universal?

Make sure you can write expressions for any reaction

and figure out the relationships For example, give the

reaction rate expressions for

The concentrations of N2O5 are 1.24e-2 and 0.93e-2 M at 600 and

1200 s after the reactants are mixed at the appropriate temperature

Evaluate the reaction rates for

rate of formation of NO2 = 1.02e-5 M s-1

The reaction rates are expressed in 3 forms

Ví dụ 2: Xác định vận tốc phản ứng

2H2O2 (aq) →2H2O (aq) + O2 (g)

Ví dụ 3

2H2O2 (aq) →2H2O (l) + O2 (g)

Các phương pháp xác định nồng độ

❖ Xác định thay đổi thể tích (p=const)

❖ Xác định sự thay đổi áp suất (V=const)

❖ Phương pháp chuẩn độ

❖ Phương pháp quang phổ (UV-Vis, IR)

❖ Phổ khối

❖ Đo cường độ quang phổ hấp thụ (ex: AAS)

❖ Đo cường độ quang phổ phát xạ

❖ Trong phần này, sinh viên cần:

+ Hiểu và tính toán được thế nào là vận tốc phản ứng,

vận tốc trung bình, vận tốc tức thời

+ Biểu diễn được sự thay đổi nồng độ theo thời gian

+ Nhận dạng được cách xác định vận tốc phản ứng từ

thực nghiệm, thông qua các thông số nồng độ, áp suất

của các chất tham gia hay sản phẩm

+ Nắm được bản chất và ý nghĩa của các phương pháp

xác định nồng độ từ thực nghiệm