Bài giảng Hoá học đại cương: Chương 4 - ThS. Trần Thị Minh Nguyệt

Bài giảng Hoá học đại cương chương 4 Động hóa học, cung cấp cho người học những kiến thức như: Các khái niệm cơ bản; Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Hoá học đại cương: Chương 4 - ThS. Trần Thị Minh Nguyệt CHƢƠNG IV : ĐỘNG HÓA HỌC §1. Các khái niệm cơ bản §2. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng1 §1. Các khái niệm cơ bản1.1. Phản ứng đồng thể - phản ứng dị thể+ Phản ứng đồng thể: phản ứng xảy ra trong phạm vi mộtpha.Vd: phản ứng của các chất khí, trong dung dịch+ Phản ứng dị thể: phản ứng xảy ra trên bề mặt phân chiapha hay trong lớp gần với bề mặt phân chia pha.Vd: Phản ứng đốt cháy than trong không khí 2 §1. Các khái niệm cơ bản1.2. Vận tốc phản ứngVận tốc phản ứng là đại lượng biểu diễn sự biến thiên nồng độcủa chất phản ứng trong một đơn vị thời gianVd: đơn vị thời gian là giây v = mol/l.s = mol.l-1.s-1 C C dC vtb   vtt   lim  t t 0 t dtQui ước vận tốc luôn dương vậyDấu (-) khi tính cho vận tốc theo các chất tham gia Dấu (+) khitính cho vận tốc theo các chất sản phẩm 3 §1. Các khái niệm cơ bản1.2. Vận tốc phản ứngNếu có phương trình có hệ số tỷ lượng khác nhau aA +b B → e E + f F 1 dCA 1 dCB 1 dCE 1 dCF v=- =- = = a dt b dt e dt f dtVận tốc phản ứng phụ thuộc nhiều yếu tố: bản chất các chất thamgia phản ứng, các điều kiện: T, p, nồng độ, sự khuấy trộn, chấtxúc tác, bản chất dung môi ... 4 §2. Các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng2.1. Định luật tác dụng khối lượng để tính vận tốc phản ứng aA + bB → sản phẩmTheo Gulber- Wage: “Vận tốc phản ứng hoá học tỉ lệ vớitích số nồng độ với số mũ là hệ số của các chất trongphương trình phản ứng a b v = k. C . C A B Trong đó: CA , CB nồng độ các chất phản ứng ở thời điểm khảo sát (mol/l) a, b hệ số tỷ lượng của các chất phản ứng k: hằng số vận tốc phản ứng 5 §2. Các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng2.1. Định luật tác dụng khối lượng để tính vận tốc phản ứng aA + bB → sản phẩmTổng quát ta có n1 n2 v = k. C . C A BTrong đó n1 có thể trùng hoặc khác a n2 có thể trùng hoặc khác b n1, n2 xác định qua thực nghiệm 6 Bậc của phản ứng+ Bậc phản ứng: là tổng số mũ các nồng độ trong phương trìnhđộng học: n= n1 + n2+ Bậc phản ứng biểu diễn ảnh hưởng tổng quát của nồng độ đến vậntốc phản ứng+ Bậc của phản ứng (n) có thể là 0, 1, 2, 3 nói chung bậc 3 hiếm thấy+ Phản ứng hóa học xảy ra qua nhiều giai đoạn trung gian, giai đoạnnào chậm nhất sẽ quyết định vận tốc phản ứngVí dụ: H2(k) + I2(k) 2HI(k) v1  k1 .C H 2 .C I 2 v 2  k 2 .C HI 2 Cả hai phản ứng thuận, nghịch đều là bậc hai 72.2. Phương trình động học bậc 1 Ta xét phản ứng đơn giản: A → sản phẩm Để đơn giản gọi nồng độ chất A là C k : Hằng số vận tốc phản ứng bậc 1 dC v=- Theo định nghĩa: dt Theo định luật tác dụngdC khối lượng: v = k1.C k.C = - Suy ra: dt dC k.dt =- C 82.2. Phương trình động học bậc 1 Khi thời gian biến thiên từ t0 đến t thì nồng độ biến thiên từ C0 đến C. t C dC t kdt  C C 0 0 k  t  t0    ln C C C0  ln C C0 C Tại thời điểm ban đầu t0 = 0, ta có: C0 C0 kt  ln  2,3lg C C 92.2. Phương trình động học bậc 1 Giả sử lượng chất đã phản ứng là C = x thì: C0 hay 1 C0 kt  2,3lg k  2,3lg C0  x t C0  x Khi lượng chất đã hết 1/2 thì thời gian phản ứng được gọi là chu kỳ bán huỷ, kí hiệu là τ. 1 C0 suy ra 0, 6932 k  2,3lg   C C0  0 2 k 10 2.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứnga. Quy tắc Van’t Hoff+ Khi nhiệt độ thay đổi thì hằng số vận tốc k thay đổi+ Khi tăng nhiệt độ lên 100C độ vận tốc phản ứng tăng lên từ 2đến 4 lần+ Giả sử có phản ứng nào đó ở nhiệt độ T1 vận tốc phản ứng là v1,khi tăng nhiệt độ lên T2, nghiên cứu thực nghiệm chứng minhđược: (T2 -T1 ) v2 =γ 10 v1 + Vậy cứ tăng lên 10oC thì vận tốc phản ứng tăng lên γ lần, γ thường có giá trị 2 ÷ 4) 11 γ gọi là hệ số nhiệt độ, hay gọi là hệ số Van’t Hoff2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng b. Phương trình Arrehenius+ Nghiên cứu thực nghiệm: hằng số tốc độ phản ứng k có quan hệ hàm số mũ với nhiệt độ -Ea /RT k = A. e Trong đó k là hằng số tốc độ của phản ứng Ea là năng lượng hoạt hoá R là hằng số khí lý tưởng T là nhiệt độ tuyệt đối A Hằng số đặc trưng cho phản ứng Ea: năng lượng cần thiết để đưa 1 mol các phân t ...