Chapter 2

Chương 2:
Xử lý dữ kiện động học
(Interpretation of Kinetic Data)


• Phương trình vận tốc:
 Đặc trưng cho phản ứng
 Được xác định từ:
 lý thuyết,
mô hình cho trước,
thực nghiệm
 Hai giai đọan:
phụ thuộc nồng độ
sự phụ thuộc nhiệt độ


Thiết bị phản ứng thí nghiệm
có thể họat động gián đọan
hoặc liên tục
Theo dõi mức độ phản ứng:
1. Nồng độ của một cấu tử
2. Tính chất vật lý của hỗn
hợp
3. Áp suất tổng của hệ
đẳng tích
4. Thể tích của hệ đẳng áp.


Các phương pháp xử lý số
liệu động học
1. Phương pháp tích phân

2. Phương pháp vi phân
3. Phương pháp thời gian
bán sinh
(half-life
time)

4. Phương pháp tốc độ
phản ứng ban đầu (Intial
reaction rate)


2.1. Thiết bị phản ứng gián
đọan có thể tích không đổi
(thể tích hỗn hợp phản ứng)
• V = const

1 dN i 1 d(C i V) 1 C i dV  V dC i dC i
ri 



V dt
V dt
V
dt
dt

1 dpi
ri 
RT dt

(2.1)

(2.2)


Trong thực tế, thường đo áp suất
tổng hỗn hợp phản ứng trong pha
khí để theo dõi phản ứng

p A N A N A0  a. x N A0
a N  N0
CA 




RT
V
V
V
n
V
hay

cho R

p A  C A RT  p A0

p R  C R RT  p R0

a

(P  P0 )
n

r

(P  P0 )
n

(2.3)

(2.4)


2.1.1. Phương pháp tích phân
1) Giả thiết cơ chế và
phương trình vận tốc
 rA
tương ứng

dC A
 rA  
 f(kC)
dt

2) Sắp xếp lại

3) Xác định giá trị

F(CA)theo thực nghiệm
CA

4) Vẽ F(CA) theo t

dC A

 kf(C)
dt

dC A

 kdt
f(C A )
t

dC A
 
F (C A ) k dt kt
f(C A )
C A0
0

5) Nếu không thẳng,
giả thiết lại


Hình 2.1

(1) Phản ứng không thuận nghịch
bậc 1
lọai một phân tử A
sản

phẩm

dC A

 k CA
dt
CA

t
dC A
 
 k dt
CA
C A0
0

CA
 ln
 kt
C A0


Độ chuyển hóa (conversion), XA là
phần tác chất đã chuyển hóa
thành

N A sản
 N A0 phẩm
(1  X A )

N A N A0 (1  X A )
CA 

C A0 (1  X A )
V
V
 dC A C A0 dX A
XA

t

dX A

 k(1  X A )
dt

dX A
 k dt   ln (1  X A )  kt

1 XA
0
0


- dCA/dt = kCA 0,6.. CB0,4 là bậc một
nhưng không áp dụng được

Hình 2.2. Phản ứng bậc một


(2) Phản ứng không thuận
nghịch bậc 2
lọai hai phân tử A + B
dC A sản
dC B
phẩm
 rA 

 k C A .C B
dt
dt

(2.12)

C A0 X A C B0 X B
 rA C A0
C B0
M
C A0

dX A
 k ( C A0  C A0 .X A )(C B0  C A0 .X A )
dt


 rA C A0
XA

dX A
 k C2A0 ( 1  X A )( M  X A )
dt
t

dX A
 kCA0 dt

(1  X A )(M  X A )
0
0


C B . C A0
1 XB
M  XA
CB
ln
ln
 ln
ln
1 XA
M (1  X A )
C B0 . C A
M.C A
 C A0 (M  1) kt (C B0  C A0 ) kt

M 1

Nếu CB0 >> CA0 thì CB gần như
không đổi, phản ứng xem như
giả bậc một


Hình 2.3


Lưu ý
a) 2A → sản phẩm
dC A
 rA 
 k C 2A  kC 2 A0 (1  X A ) 2
dt
XA
1
1
1


.
 kt
CA
C A0
C A0 1  X A

(2.14)


(3) Phương trình vận tốc thực

nghiệm có bậc n
dC A
 rA 
 k C nA .
dt
C

1 n
A

 C

1 n
A0

1  X

hay C

1 n
A0

 ( n  1)kt, n 1



1 n

A



 1  (n  1)kt


(4) Phương trình vận tốc thực
nghiệm có bậc 0
dC A
 rA 
k
dt
C A0  C A C A0 X A  kt, n 1


(5) Phản ứng không thuận nghịch
bậc tổng quát theo thời gian bán
sinh t1/2
aA + bB
→
sản phẩm

dC A
a
b
 rA 
 k C A .C B
dt


Nếu tác chất hiện diện theo tỷ

lệ lượng hóa học, chúng sẽ giữ
tỷ lệ đó trong suốt quá trình
phản ứng. Như vậy tại thời điểm
bất kỳ CB/ CA = b/a
b

dC A
b
 b
a
b
a  b  ..
 rA 
 k C A .( C A ) ... k   ....C A
dt
a
a
dC A
hay 
k ' C nA
dt
t 1/2

2n  1  1 1 n
 '
C A0
k (n  1)