Định luật vận tốc chất phản ứng

2.1 Phương trình tổng quát của - Là số mũ tham gia vào phương trình vận tốc - Thu được từ kết quả của nghiên cứu động học thực nghiệm - Bậc phản ứng phụ thuộc vào bản chất, cơ chế và loạ

Trang 1

Chương 2: Định luật vận tốc

(Định luật tác dụng khối lượng)

Biên soạn: Nguyễn Đình Minh Tuấn

Trang 2

2.1 Phương trình tổng quát của

2

Trang 3

- Là số mũ tham gia vào phương trình vận tốc

- Thu được từ kết quả của nghiên cứu động học

thực nghiệm

- Bậc phản ứng phụ thuộc vào bản chất, cơ chế và

loại phản ứng

Trang 4

định luật vận tốc

❖ Định luật vận tốc luôn được xác định bằng thực nghiệm

❖ Bậc phản ứng luôn được xác định theo

nồng độ chất phản ứng (không phải theo

sản phẩm)

❖ The order of a reactant is not related to

the stoichiometric coefficient of the reactant in the balanced chemical equation

4

Trang 5

❖ Đối với phản ứng trong pha khí, chúng ta

sử dụng PA thay cho [A]

❖ Mỗi phản ứng chỉ được biểu diễn bởi duy nhất một định luật vận tốc.

Trang 6

❖ Ví dụ:

For example, the rate law is:

rate = k.[Br-].[BrO3-].[H+] for

5 Br- + BrO3- + 6 H+ → 3Br2 + 3 H2O

6

The reaction is 1st order wrt all three reactants, total order 3

Trang 8

1 Dựa vào vận tốc ban đầu

2 Dựa vào phương trình vi phân của định luật vận

Initial reaction rate

Differential equation of rate law

Half-life Isolation method

Trang 9

❖ Là vận tốc tức thời tại thời điểm bắt đầu phản ứng

▪ Dễ dàng xác định nồng độ của tác chất

 Vì không có sự hiện diện của sản phẩm

 Tốc độ phản ứng không bị ảnh hưởng bởi

sự hình thành của sản phẩm

2.2 Vận tốc ban đầu

Trang 10

❖ Ví dụ 1:

F2 (g) + 2ClO 2 (g) → 2FClO 2 (g)

rate = k.[F2]x.[ClO2]y

1 & 3 =► Vận tốc tăng gấp đôi khi [F2] gấp đôi

1 & 2 =► Vận tốc tăng gấp bốn khi [ClO2] gấp bốn lần

Trang 11

❖ Làm sao để xác định vận tốc ban đầu của phản ứng?

▪ Tìm phương pháp xác định [nồng độ] hoặc P tại các thời điểm khác nhau

▪ Vẽ đồ thị [nồng độ]= f(t) hoặc P=f(t)

▪ Vẽ tiếp tuyến tại thời điểm t=0

▪ Hệ số góc của tiếp tuyến chính là vận tốc ban đầu (r0)

Trang 12

Sử dụng quang phổ IR để theo dõi sự thay đổi nồng độ

của N 2 O 5 theo thời gian

Xác định định luật vận tốc như thế nào???

12

Trang 13

1 Xác định vận tốc ban đầu của phản ứng trong từng bình cầu

Vận tốc tiêu thụ N 2 O 5 ban đầu= k×[N 2 O 5 ] 0

Tại thời điểm bất kỳ: r N2O5 =k[N 2 O 5 ]

Trang 14

Vận tốc tiêu thụ của S 2 O 8 2- =k[S 2 O 8 2- ][I - ]

theo thí nghiệm 1: k=36 L.mMol -1 s -1

14

Trang 15

❖ Trong phần này, các học viên cần:

+ Hiểu và nhớ định luật vận tốc (Chú ý trường hợppha khí)

+ Hiểu được ý nghĩa của:

- bậc phản ứng

- Hằng số vận tốc+ Sự khác nhau giữa bậc phản ứng và hệ số tỉ

lượng

+ Xác định được bậc phản ứng bằng phương phápvận tốc ban đầu

+ Từ đó, xác định được k và đơn vị của k

Chú ý: các bạn nhớ xem lại phương trình khí lý tưởng và cách tính

áp suất riêng phần

Trang 16

2.3 Động học của phản ứng đồng thể đơn giản một chiều

Phương trình vi phân của định luật vận tốc

Integrated Rate Laws

Trang 17

2.3 Phương trình vi phân của định luật vận tốc

Phản ứng bậc 1– First order reaction

=

−

dt

A d

k A

[A]0 is the initial concentration of A (t=0).

[A]t is the concentration of A at some time, t, during the

course of the reaction.

Trang 18

 ln[A]t = ln[A]0 – kt

Phương trình này có dạng: y= ax + b

2.3 Phương trình vi phân của định luật vận tốc

Nếu phản ứng là bậc 1 , đồ thị ln[A] t vs t là

đường thẳng với hệ số góc -k

18

Trang 19

❖ Ví dụ:

2N2O5 (g) → 4NO2 (g) + O2 (g)

Tính nồng độ của N2O5 còn lại sau 10 phút ở 65°C Cho biết: [N2O5]0=0,04 mol.L-1, biết định luật vận tốc: r=k[N2O5], k=5,2 ×10-3 s-1

2.3 Phương trình vi phân của định luật vận tốc

Đây là phản ứng bậc 1     kt

A = 0 −

-1 )

600 ( ) 10

2 , 5 ( 1

t

-5

e

Trang 20

❖ The reaction 2A → B

is first order in A with a rate constant of 2.8 x

10-2 s-1 at 80°C How long will it take for A to

decrease from 0.88 M to 0.14 M ?

20

Trang 21

❖ The reaction 2A → B

is first order in A with a rate constant of

2.8x10-2 s-1 at 80°C How long will it take for A

to decrease from 0.88 M to 0.14 M ?

A

A k

t

66 14

, 0

88 ,

0 ln 10

8 , 2

1 ln

1

1 2



=

Trang 22

❖ Thời gian bán phản ứng t1/2 của một chất phảnứng là thời gian cần thiết để nồng độ chất đó

giảm đi một nửa so với giá trị ban đầu

 A t

A k

1ln1

0

0 2

/ 1

k A

A k

Trang 23

❖ What is the half-life of N2O5 if it decomposes with a rate constant of 5.7 x 10-4 s-1?

Thời gian bán phản ứng – Phản ứng bậc 1

Thời gian bán phản ứng là như

nhau ở bất cứ nồng độ nào của

Trang 24

Trang 25

−

dt

A d

Vận tốc tiêu thụ A : rA= k[A]2

k A

[A] is the concentration of A at any time t

[A]0 is the concentration of A at time t=0

Trang 26

❖ Thời gian bán phản ứng

Hằng số k càng lớn thì vận tốc càng

phụ thuộc vào nồng độ của tác

chất Đường màu xám nằm dưới

cùng là đường cong của phản ứng

bậc 1 có cùng tốc độ ban đầu với

Trang 27

Trang 28

Trang 29

0 2

/

1 =

k k

t1/2 = ln2  0,693 1 / 2  0

1

A k

t =

Trang 30

III Rate Law - Rate Constant & Units

Note: Assume time is in seconds ( s ) Rate = k [A]x

Solve for k & plug in units; k = Rate / [A]x

Trang 31

Variation of Reaction rates and Order

First order, rate = k [A]

k = rate, 0th

order

[A]

rate

2nd order, rate = k [A]2

The variation of reaction rates as functions of concentration for

various order is interesting.

Mathematical analysis is an important scientific tool , worth

[A] = _?

Trang 32

❖ Ví dụ : Khi nung nóng cyclopropane (C3H6) ở500°C, nó chuyển thành đồng phân của nó làpropene Các số liệu thực nghiệm sau đây chobiết nồng độ của cyclopropane theo thời giansau khi thực hiện phản ứng Anh/chị hãy khẳngđịnh rằng phản ứng là bậc một theo C3H6 vàtính hằng số vận tốc.

Trang 33

A

n k dt A

A d

0 0

1 1

) 1 (

n t

Trang 36

❖ Trong phần này, các học viên cần (tt):

+ Nắm và biểu diễn được bằng đồ thị được kết quả của các

phương trình vi phân trong trường hợp bậc 1, bậc 2 và bậc 0

+ Xác định được bậc phản ứng dựa vào phương trình vi phân của định luật vận tốc

Định dạng
Số trang	36
Dung lượng	1,58 MB