Xem mẫu
- LOGO
CHƯƠNG 8: ĐỘNG HÓA HỌC
PowerPoint Template
8.1 Vận tốc phản ứng
Các yếu tố ảnh hưởng
8.2 đến vận tốc phản ứng
www.themegallery.com Enter
Gv: Quach An Binh Thang 8-2009
I wonder what
happens if I mix
these two
solutions…
Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 Gv: Quach An Binh Thang 8-2009
WOW, that was
It was also
really FAST
really FUN
Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 Gv: Quach An Binh Thang 8-2009
1
- I wonder if I should
be wearing my
8.1 Vận tốc phản ứng
goggles?
1
8.1.1 Khái niệm vận tốc phản ứng
1
8.1.2 Tốc độ trung bình và tốc độ tức thời
8.1.3 Phương pháp xác định tốc độ phản ứng
Back Back
Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 Gv: Quach An Binh Thang 8-2009
8.1.1 Khái niệm vận tốc phản ứng 8.1.2 Tốc độ trung bình và tốc độ tức thời
Tốc độ của phản ứng hóa học là đại lượng aA + bB + … = eE + fF + …
đặc trưng cho diễn biến nhanh hay chậm
của một phản ứng hóa học.
1 ∆[ A] 1 ∆[ B] 1 ∆[ E ] 1 ∆[ F]
rate = − =− = =
a ∆t b ∆t e ∆t f ∆t
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 Tốc độ trung bình của phản ứng :
đơn vị thời gian. V = ± ∆C/∆t
Tốc độ tức thời của phản ứng:
Nồng độ sau – nồng độ trước ∆[C]
V= = V = lim v ∆t→0 = ± dC/dt
Thời gian sau – thời gian trước ∆t
Back
Gv: Quach An Binh Back Thang 8-2009 Gv: Quach An Binh Thang 8-2009
8.1.3 Phương pháp xác định 8.1.3 Phương pháp xác định
tốc độ phản ưng tốc độ phản ưng
Ví dụ xét phản ứng phân hủy N2O5.
2N2O5 (k) 2N2O4 (k) + O2 (k)
Gas
- khi N2O5 phân hủy, N2O4 giữ lại trong dung buret
dịch và O2 có thể thu được qua ống đong.
Constant temperature bath
Enter Back Enter Back
Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 Gv: Quach An Binh Thang 8-2009
2
- 8.1.3 Phương pháp xác định 8.1.3 Phương pháp xác định
tốc độ phản ưng tốc độ phản ưng
12
T(s) VO2
0 0 VO2 (ml)
10
300 1.15
600 2.18 8
900 3.11
1200 3.95 6
1800 5.36
2400 6.50 4
3000 7.42
4200 8.75 2
5400 9.62 T(s)
6600 10.17 0
7800 10.53 0 2000 4000 6000 8000
Tốc độ của oxi giảm cùng thời gian
Enter Kết quả thí nghiệm Back Enter Back
Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 Gv: Quach An Binh Thang 8-2009
8.1.3 Phương pháp xác định 8.2 Các yếu tố ảnh hưởng
tốc độ phản ưng đến vận tốc phản ứng
Tốc độ trung bình:
∆ V (O2)
Tốc độ giải phóng O2 =
∆t 8.2.1 Nồng độ
T(s) VO*2
0 8.2.2 Cơ chế và
300 0.0038 bậc phản ứng
600 0.0034 Vận tốc
900 0.0031 Phản ứng
1200 0.0028 8.2.3 Nhiệt độ
1800 0.0024
2400 0.0019 8.2.4 Xúc tác
3000 0.0015
Click xem violip Back Back
Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 Gv: Quach An Binh Thang 8-2009
8.2.1 Ảnh hưởng của nồng độ 8.2.1 Ảnh hưởng của nồng độ
Định luật tác dụng khối lượng aA + bB = cC + dD
Trong hệ đồng thể, ở nhiệt độ không đổi,
tốc độ phản ứng tỷ lệ thuận với tích số nồng Tốc độ phản ứng V= k CmA.CnB.
độ các chất phản ứng (kèm theo số mũ
Trong đó:
thích hợp)”.
- k: hằng số tốc độ của phản ứng.
Phương trình toán mô tả quan hệ của tốc độ - CA và CB: nồng độ mol/l của chất A và
tức thời với nồng độ các chất phản ứng chất B tại thời điểm khảo sát.
được gọi là phương trình tốc độ phản ứng - m, n: bậc phản ứng của chất A và B, bậc
hay phương trình động học. phản ứng được xác định bằng thực nghiệm
Enter Back Enter Back
Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 Gv: Quach An Binh Thang 8-2009
3
- 8.2.1 Ảnh hưởng của nồng độ 8.2.1 Ảnh hưởng của nồng độ
Đối với chất khí nồng độ được thay thế
bằng áp suất riêng phần của chúng.
V= k.PmA.PnB
1. Click xem violip
- Với PA và PB là áp suất riêng phần của chất
2. Click xem violip
A và B tại thời điểm khảo sát.
3. Click xem violip
Enter 4. Click xem violip Back Back
Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 Gv: Quach An Binh Thang 8-2009
8.2.2 Ảnh hưởng của cơ chế và bậc phản ứng 8.2.2 Ảnh hưởng của cơ chế và bậc phản ứng
Bậc phản ứng là một đại lượng thực Phản ứng hóa học xảy ra phức tạp.
nghiệm, nó là tổng số mũ các nồng độ Trải qua nhiều giai đọan trung gian
trong phương trình động học. Bậc phản Giai đọan nào chậm nhất là giai đoạn
ứng cho biết ảnh hưởng tổng quát của
nồng độ lên vận tốc phản ứng. quyết định tốc độ phản ứng.
Mỗi giai đoạn là một quá trình cơ bản.
- phản ứng bậc không: m=n=0 Tập hợp các quá trình cơ bản gọi là cơ chế
- phản ứng bậc một m+n=1 phản ứng.
- phản ứng bậc hai m+n=2 Ví dụ:
- phản ứng bậc ba m+n=3. 4Fe2+ + O2 = 4Fe3+ + 2H2O
Enter Back Enter Back
Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 Gv: Quach An Binh Thang 8-2009
8.2.2 Ảnh hưởng của cơ chế và bậc phản ứng 8.2.3 Ảnh hưởng của Nhiệt độ
4Fe2+ + O2 = 4Fe3+ + 2H2O
- Phản ứng đó trải qua các giai đoạn sau:
Fe2+ + O2 → Fe3+ + O2- 8.2.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ
O2- + H+ → HO2.
Fe2+ +HO2. → Fe3+ + HO2- 8.2.3.2 Thuyết va chạm hoạt động
HO2- + H+ → H2O2
H2O2 + Fe2+ → Fe3+ + OH- + O.H
8.2.3.3 Thuyết trạng thái chuyển tiếp
Fe2+ + O.H → Fe3+ + OH-
OH- + H+ → H2O
Back Back
Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 Gv: Quach An Binh Thang 8-2009
4
- 8.2.3.1 Ảnh hưởng của Nhiệt độ 8.2.3.1 Ảnh hưởng của Nhiệt độ
Đa số vận tốc của phản ứng hóa học đều t2 − t1
v2
tăng theo nhiệt độ.
=γ 10
Ví dụ: v1
H2(k)+O2(k)=H2O ∆G0298=-54,635kcal/mol Trong đó:
- Phản ứng trên ở 6000C thì xảy ra rất nhanh γ là hệ số nhiệt độ.
V1 là tốc độ phản ứng ở nhiệt độ t1.
- Theo Van’t Hoft: Hầu hết tốc độ của các
V2 là tốc độ phản ứng ở nhiệt độ t2.
phản ứng tăng theo nhiệt độ, cứ nhiệt độ
tăng 10 độ thì tốc độ tăng lên 2-4 lần.
1. Click xem violip
Enter Back Enter Back
Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 Gv: Quach An Binh
2. Click xem violip Thang 8-2009
8.2.3.1 Ảnh hưởng của Nhiệt độ 8.2.3.1 Ảnh hưởng của Nhiệt độ
Năm 1889, Arrhenius người Thụy Điển đã Phương trình Arrhenius có thể viết dưới
đưa ra phương trình thực nghiệm biểu dạng:
-Ea
diễn mối quan hệ hằng số vận tốc với
nhiệt độ. k = k0 x e RT
dlnk E a
= dlnk Ea
dT RT2 Lấy tích phân phương trình = từ
Trong đó: nhiệt độ T1 đến T2 ta được: dT RT2
- k: hằng số vận tốc phản ứng
- R: hằng số khí
- Ea: năng lượng hoạt hóa.
ln
kT2
kT1
=
-Ea
R [ 1
T2
-
1
T1 ]
Enter Back Back
Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 Gv: Quach An Binh Thang 8-2009
8.2.3.2 Thuyết va chạm hoạt động 8.2.3.2 Thuyết va chạm hoạt động
Điều kiện để phản ứng hóa học xảy ra là Năng lượng dư mà các phân tử có được để
các phân tử của chất tham gia phản ứng va chạm của chúng dẫn đến sự hình thành
phải va chạm tương tác với nhau.
chất mới gọi là năng lượng họat hóa
Phải làm yếu hoặc làm đứt để tạo thành
liên kết mới. (Ea đơn vị kcal/mol; kj/mol).
Xây dựng liên kết mới đòi hỏi phải tiêu tốn Năng lượng hoạt hóa là năng lượng cần
một năng lượng nhất định. thiết để đưa các phân tử có năng lượng
Vận tốc tỷ lệ thuận với số lần va chạm trung bình lên trạng thái hoạt động.
hiệu quả.
Enter Back Enter Back
Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 Gv: Quach An Binh Thang 8-2009
5
- Giản đồ năng lượng của phản ứng Giản đồ năng lượng của phản ứng
Thế năng Cho thấy sự biến đổi
Năng lượng trong giai
Đoạn phản ứng
Năng lượng
Thế năng
Năng lượng Thế năng hoạt hoá
∆H Hoạt hóa thay đổi
Tọa độ phản ứng
Enter Back
Enter Chiều quá trình Back
Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 Gv: Quach An Binh Thang 8-2009
8.2.3.3 Thuyết trạng thái chuyển tiếp
8.2.3.2 Thuyết va chạm hoạt động
(Thuyết phức chất hoạt động)
Thời điểm va chạm của các phân tử hoạt
động, các mối liên kết cũ bị yếu đi (chưa
1. Click xem violip
phá vỡ) liên kết mới hình thành trạng thái
2. Click xem violip trung gian gọi là trạng thái chuyển
tiếp(không bền) có năng lượng dự trữ lớn.
3. Click xem violip Phức chất hoạt động tồn tại trong một thời
gian ngắn.
4. Click xem violip
Khi phân hủy thành sản phẩm kèm theo giải
5. Click xem violip phóng năng lượng.
Back Enter Back
Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 Gv: Quach An Binh Thang 8-2009
8.2.3.3 Thuyết trạng thái chuyển tiếp 8.2.3.3 Thuyết trạng thái chuyển tiếp
(Thuyết phức chất hoạt động) (Thuyết phức chất hoạt động)
Năng lượng hoạt hóa là năng lượng tiêu Với:
tốn để chuyển chất tham gia pư ở trạng
- EH-H:năng lượng liên kết của H2=104kcal/mol
thái căn bản thành phức hoạt động.
Để thấy rõ quan hệ giữa chất đầu, trạng - EI-I:năng lượng liên kết của I2=36kcal/mol
thái chuyển tiếp, sản phẩm. Người ta dùng - EH-I:năng lượng liên kết của HI=72kcal/mol
đồ thị phản ứng.
- Eat: năng lượng hoạt hóa của phản ứng
H2 + I2 = 2HI thuận= 40kcal/mol.
H-H H….. H H H - Ean:năng lượng hoạt hóa của phản ứng
nghịch= 44kcal/mol.
I-I I…….I I I
Enter Phức chất hoạt động H2I2 Back Enter Back
Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 Gv: Quach An Binh Thang 8-2009
6
- 8.2.3.3 Thuyết trạng thái chuyển tiếp 8.2.3.3 Thuyết trạng thái chuyển tiếp
(Thuyết phức chất hoạt động) (Thuyết phức chất hoạt động)
Hiệu ứng nhiệt của phản ứng nếu tiến Năng lượng họat hóa càng nhỏ thì có
hành bằng cách làm đứt các liên kết của
nhiều phân tử có thể trở thành phân tử
H2 và I2 là:
hoạt động, vận tốc pư càng lớn.
∆H = ∑Elktc +∑Elksp =(EH-H + EI-I)- 2EHI
= (104+36) – 2.72 = -4 kcal/mol Phản ứng có năng lượng hoạt hóa từ 10-
Năng lượng hoạt hóa trong trường hợp 30kcal/mol tiến hành với vận tốc đo được.
này là: Phản ứng có năng lượng hoạt hóa lớn hơn
Eat = EH-H + EI-I = 104+36 = 140 kcal/mol
30kcal/mol ở nhiệt độ thường xảy ra rất
Ean= 2EH-I = 2.72 = 144 kcal/mol
chậm.
Enter Back Back
Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 Gv: Quach An Binh Thang 8-2009
8.2.4 Ảnh hưởng của xúc tác 8.2.4.1 Khái niệm chất xúc tác
Khái niệm:
8.2.4.1 Khái niệm chất xúc tác Chất xúc tác là chất tham gia vào một giai
8.2.4.2 Phân loại chất xúc tác đoạn của phản ứng và làm tăng tốc độ của
phản ứng, sau đó được phục hồi và tách ra
8.2.4.3 Tính chất của xúc tác khỏi sản phẩm của phản ứng mà không bị
8.2.4.4 Cơ chế của xúc tác biến đổi cả về tính chất hoá học cũng như
về lượng.
Back Click xem violip Back
Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 Gv: Quach An Binh Thang 8-2009
8.2.4.2 Phân loại chất xúc tác Xúc tác đồng thể
Đồng thể - Xúc tác đồng thể: có cùng pha với chất
1 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:
Xúc tác
C2H5OC2H5 + I2 → CH3CH2I + HI + CH3CHO
2 3 CH3CH2I + HI → CH3CH3 + I2
CH3CHO → CH4 + CO
Enzym Dị thể
Back Back
Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 Gv: Quach An Binh Thang 8-2009
7
- Xúc tác dị thể Xúc tác enzym
Xúc tác dị thể: không cùng pha với chất - Các quá trình sinh hóa được xúc tác bởi
tham gia phản ứng, phản ứng hoá học
một loại chất đặc biệt là các men (enzym),
xảy ra trên bề mặt chất xúc tác.
chúng biểu lộ giống xúc tác dị thể và được
2C2H5OH → CH2=CH-CH=CH2 + H2 + 2H20
gọi là xúc tác vi dị thể.
- Với xúc tác ZnO, Al2O3, MgO.
Back Enter Back
Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 Gv: Quach An Binh Thang 8-2009
Xúc tác enzym 8.2.4.3 Tính chất của xúc tác
Xúc tác enzyme
Chất xúc tác chỉ làm tăng vận tốc phản
k1
Xem violip
E+S ES
k2
ứng có ∆G0 bất kỳ xúc tác nào cũng không diễn
k-1
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.
k1 k2 Xúc tác có tính chọn lọc.
E+S ES ES → E + P
k-1 Back Enter Back
Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 Gv: Quach An Binh Thang 8-2009
8.2.4.3 Tính chất của xúc tác 8.2.4.4 Cơ chế của xúc tác
Ví dụ: Rượu etylic với xúc tác khác nhau
cho sản phẩm khác nhau:
Cơ chế
- Xúc tác Cu ở 200 đến 2500C cho sản phẩm
andehit.
- Xúc tác Al2O3 ở 300 đến 3600C cho sản
phẩm etylen. Xúc tác Xúc tác
- Xúc tác ZnO + Cr2O3 ở 400 đến 5000C cho trong trong
sản phẩm butadien. phản ứng phản ứng
- Xúc tác H2SO4 đặc ở 1400C cho sản phẩm đồng thể dị thể
dietyl eter.
Back Back
Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 Gv: Quach An Binh Thang 8-2009
8
- Cơ chế của xúc tác trong Cơ chế của xúc tác trong
phản ứng đồng thể phản ứng đồng thể
Phản ứng đồng thể tác dụng chủ yếu của Giả sử ta có:
A + B → AB
xúc tác làm giảm năng lượng hoạt hóa của
Phản ứng không có xúc tác:
phản ứng bằng cách thay đổi cơ chế phản A + B → A…B → AB E1 (1)
ứng từ đó làm tăng vận tốc. Phản ứng có xúc tác X, có 2 giai đoạn:
A + X → AX E2 (2)
Cơ chế tác dụng của xúc tác được giải
AX + B → AX…B → AB E3 (3)
thích bằng thuyết trạng thái chuyển tiếp.
Phản ứng (2) và (3) xảy ra dễ dàng hơn và
nhanh hơn phản ứng (1).
Enter Back Enter Back
Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 Gv: Quach An Binh Thang 8-2009
O…O…O.O
Không xúc
tác cần nl
Nl hoạt hoá khi hoạt hóa là Cl…..O…O.O
17kj
pư không có XT
Có xúc tác nl
O + O3 (+Cl) hh còn 2.1kj
Phản ứng
cóxúc tác Cl…..O…O Phản ứng
không
ClO + O2 (+O) cóxúc tác
0.4 kj
Nl hoạt hoá khi
pư có XT
Thế năng
Nl giải phóng
của pư thuận
Enter Back Enter O2 + O2 (+Cl)
Back
Gv: Quach An Binh
Quá trình pư Thang 8-2009 Gv: Quach An Binh Thang 8-2009
Cơ chế của xúc tác trong Cơ chế của xúc tác trong
phản ứng đồng thể phản ứng dị thể
Phản ứng dị thể thì cơ chế hoạt động
của xúc tác phức tạp hơn rất nhiều.
1. Click xem violip
Cho chất xúc tác phân bố lên chất
2. Click xem violip mang.
3. Click xem violip 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:
Back Enter Back
Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 Gv: Quach An Binh Click xem violip Thang 8-2009
9
- Cơ chế của xúc tác trong Cơ chế của xúc tác trong
phản ứng dị thể phản ứng dị thể
Quá trình xúc tác dị thể gồm 5 giai Quá trình xúc tác dị thể gồm 5 giai đoạn
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. Giai đoạn 1: Giai đoạn 2: Giai đoạn 3: Giai đoạn4,5:
Chuyển chất Hấp phụ Phản ứng Giải hấp
- Chuyển sản phẩm ra khỏi bề mặt xúc đến bề mặt chất phản hóa học và chuyển
phân chia ứng sản phẩm
tác. pha ra bề mặt
Enter Back Enter Back
Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 Gv: Quach An Binh Thang 8-2009
Cơ chế của xúc tác trong LOGO
phản ứng dị thể
1 Click xem violip
2 Click xem violip
3 Click xem violip
4 Click xem violip
5 Click xem violip
Enter Back www.themegallery.com Back
Gv: Quach An Binh Thang 8-2009
10
nguon tai.lieu . vn