giáo trình hóa lý 2

GIÁO TRÌNH HÓA LÝ 2
1.ĐỘNG HÓA HỌC VÀ XÚC TÁC
2.ĐiỆN HÓA HỌC
3. HÓA KEO
TS. NGUYỄN THỊ PHƯƠNG PHONG
CHƯƠNG TRÌNH
CHƯƠNG 1. ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ
CHƯƠNG 2. ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG DỊ THỂ
CHƯƠNG 3. XÚC TÁC
CHƯƠNG 4. DUNG DỊCH ĐiỆN LY
CHƯƠNG 5. ĐiỆN CỰC VÀ PIN
CHƯƠNG 6. ĐỘNG HỌC CÁC QUÁ TRÌNH ĐiỆN CỰC
CHƯƠNG 7. DUNG DỊCH KEO
CHƯƠNG 8. CÁC HỆ BÁN KEO VÀ PHÂN TÁN THÔ
TÀI LiỆU THAM KHẢO
1. Peter Atkins, Julio de Paule, PHYSICAL CHEMISTRY, Eighth edtion
(2006), Oxford university press
2. Nguyễn Hữu Phú, HÓA LÝ VÀ HÓA KEO, 2006, Nhà xuất bản KHKT
3. Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế, HÓA LÝ, Tập 1&2,
2007, Nhà xuất bản Giáo dục
Chương 1. ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG
ĐỒNG THỂ
1.1.MỘT SỐ KHÁI NiỆM CƠ BẢN
1.2.ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN Ứ NG ĐỒNG THỂ ĐƠN GiẢN MỘT CHIỀU
1.2.1.Phản ứng bậc 1
1.2.2.Phản ứng bậc 2
1.2.3.Phản ứng bậc 3
1.3.ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN Ứ NG ĐỒNG THỂ PHỨC TẠP
1.3.1.Phản ứng thuận nghịch
1.3.2.Phản ứng song song
1.3.3. Phản ứng nối tiếp

1.3.CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH BẬC PHẢN ỨNG
1.4.ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ĐẾN TỐC ĐỘ PHẢN Ứ NG HÓA HỌC
1. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN
*PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ: Phản ứng hoá học bao
gồm các chất tham gia ở cùng một pha
*PHẢN ỨNG DỊ THỂ: Khác pha
*TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG:
Khi một phản ứng xảy ra trong điều kiện thể tích
và nhiệt độ không đổi, biến thiên nồng độ của
bất kỳ chất nào tham gia phản ứng trong một
đơn vị thời gian là TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG.

1. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1.Định luật TÁC DỤNG KHỐI LƯỢNG
Ở nhiệt độ không đổi, tốc độ phản ứng luôn tỉ lệ
thuận với tích số các nồng độ của các chất phản ứng
ở bất kỳ thời điểm nào.
.
m n
A B
v k C C=
PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG HỌC
1. NHỮNG KHÁI NiỆM CƠ BẢN
PHẢN ỨNG NGUYÊN TỐ: chuyển hoá hoá học cơ bản
PHÂN TỬ SỐ
Trong một phản ứng nguyên tố, số tiểu phân tương tác
trực tiếp, đồng thời với nhau để tạo ra chuyển hoá hoá
học gọi là PHÂN TỬ SỐ.
Phân tử số của phản ứng không thể bằng O hoặc bằng
phân số

2
Na Cl NaCl Cl+ → +
1. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN
GIAI ĐOẠN PHẢN ỨNG:
Phản ứng nguyên tố có cùng bản chất như nhau được
gọi là giai đoạn phản ứng.
Phản ứng một giai đoạn: A B
Phản ứng hai giai đoạn:
A B C (nối tiếp)
A
B
C
(song song)
BẬC PHẢN ỨNG:
Là hệ số mũ của nồng độ trong phương trình động học
của giai đoạn quyết định tốc độ phản ứng chung.
A B +C D+E
Tốc độ phản ứng
Giai đoạn 1:
Giai đoạn 2:
Giai đoạn 1 chậm nhất (bậc 1)
Giai đoạn 2 chậm nhất (bậc 2)
(1)
(2)
1 1
2 2
1 1
2 2
A
B C

A
B C
v k C
v k C C
v v k C
v v k C C
=
=
= =
= =
1. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN
2. ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ ĐƠN GIẢN MỘT CHIỀU
PHẢN ỨNG BẬC 1:
Phản ứng chỉ có một tiểu phân ban đầu tham gia chuyển hoá
trong một phản ứng nguyên tố.

0 0
1
0
1 1
.ln .ln
C C
k
t C t C x
= =
−
A
B
C
0

C
0
-x
t=0
t
x
2. ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ ĐƠN GIẢN MỘT CHIỀU
PHẢN ỨNG BẬC 1
CHU KỲ BÁN HUỶ (THỜI GIAN BÁN PHÂN HUỶ)

0
1
0
1 1
2 2
1
2
1 1
1 1
.ln .ln 2
2
ln 2 0,693
C
k
C
k k
τ τ
τ
= =
= =

A
B
C
0
C
0
/2
t=0
1
2
τ
2. ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ ĐƠN GIẢN MỘT CHIỀU
PHẢN ỨNG BẬC 2:
2
2
1
.ln .
( )
1
.
( )
a x b
k
t a b b x a
x
k
t a a x
−
=
− −

=
−
A + B
Sản phẩm
a b
a-x b-x
t=0
t
a b≠
a b=
2. ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ ĐƠN GIẢN MỘT CHIỀU
PHẢN ỨNG BẬC 2
CHU KỲ BÁN HUỶ (THỜI GIAN BÁN PHÂN HUỶ)

1
2
2 2
1 1
2
.
.
.
2
a
a
k k a
a
τ
= =
Chu kỳ bán huỷ của phản ứng bậc 2 không phụ thuộc

vào nồng độ ban đầu của chất phản ứng
2. ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ ĐƠN GIẢN MỘT CHIỀU
PHẢN ỨNG BẬC 3 và BẬC n:
3
2 2
( 1) ( 1)
1 1 1
.
2 ( )
1 1 1
.
( 1) ( )
n
n n
k
t a x a
k
n t a x a
− −
 
= −
 
−
 
 
= −
 
− −
 
A + B + C Sản phẩm

a b c
a-x b-x c-x
t=0
t
a b c= =
n chất ban đầu có
nồng độ như nhau
2. ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ ĐƠN GIẢN MỘT CHIỀU
PHẢN ỨNG BẬC 3 và BẬC n
CHU KỲ BÁN HUỶ (THỜI GIAN BÁN PHÂN HUỶ)

1
2
2
3
1
1
1
2
3
.
1 2 1
.
1 .
n
n
n
k a
n k a
τ

τ
−
−
=
−
=
−
Bậc 3
Bậc n
2. ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ PHỨC TẠP
Nếu trong hệ có nhiều phản ứng xảy ra đồng thời, thì mỗi
một phản ứng đều độc lập với nhau và tốc độ của nó vẫn
tỉ lệ trực tiếp với nồng độ các chất tham gia phản ứng
PHẢN ỨNG THUẬN NGHỊCH
t
k
Ở trang thái cân bằng:
t n
k k=
[ ] [ ]
[ ] [ ]
p q
t
c
m n
n
k
C D
K
k A B

= =

c
K
t
k
n
k
H
ằ
n
g
s
ố
c
â
n
b
ằ
n
g
H
ằ
n
g
s
ố
t
ố
c

đ
ộ
p
ứ
t
h
u
ậ
n
H
ằ
n
g
s
ố
t
ố
c
đ
ộ
p
ứ
n
g
h
ịc
h
n
k
2. ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ PHỨC TẠP

PHẢN ỨNG THUẬN NGHỊCH BẬC 1

A Bƒ
.
1
.ln
. ( )
t
t n
t t n
k a
k k
t k a x k k
+ =
− +
1
.ln
cb
t n
cb
x
k k
t x x
+ =
−
.
t
cb
t n
k a

x
k k
=
+
VỚI
n
k
2. ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ PHỨC TẠP
PHẢN ỨNG THUẬN NGHỊCH BẬC 1

A Bƒ
.
1
.ln
. ( )
t
t n
t t n
k a
k k
t k a x k k
+ =
− +
1
.ln
cb
t n
cb
x
k k

t x x
+ =
−
.
t
cb
t n
k a
x
k k
=
+
VỚI
n
k
2. ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ PHỨC TẠP
PHẢN ỨNG SONG SONG BẬC 1

1
.ln
t n
a
k k
t a x
+ =
−
A
B
C
k

1
k
2
(1)
(2)
t=0 0
t x
1
t=0 0
t x
2
t=0 a
t a-x
Với x= x
1
+x
2
n
k
2. ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ PHỨC TẠP
PHẢN ỨNG SONG SONG BẬC 1

1 1 1
2 2 2
v x k
v x k
= =
Nồng độ sản phẩm của phản ứng song song luôn tỉ lệ với hằng số tốc độ
của các phản ứng song song hợp phần tương ứng.
Muốn nâng cao hiệu suất sản phẩm của một phản ứng nào

đó, cần tạo điều kiện thuận lợi để tăng cường hằng số tốc
độ phản ứng đó và đồng thời làm giảm tốc độ của phản
ứng khác.
n
k
2. ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ PHỨC TẠP
PHẢN ỨNG NỐI TIẾP BẬC 1

A CB
(2)
k
1
(1)
k
2
t=0 a
t=0 a-x x-y y
[ ]
[ ]
[ ]
1
1 2
1 2
1
2 1
1 1
2 1 2 1
. .( )
(1 )
k t

k t k t
k t k t
A a x e
k
B x y a e e
k k
k k
C y a e e
k k k k
−
− −
− −
= − =
= − = −
−
= = − +
− −
n
k
PHẢN ỨNG NỐI TIẾP BẬC 1

[ ]
1 2
max
1 2
1
2
max
1
ln ln

1 1
max
max
ln ln
ln
( 1)
( )
1
r r
r
r r
k k
t
k k
k
r
k
r
t
r k
a
B x y e e
r
− −
− −
−
=
−
=
=

−
 
= − = −
 ÷
−
 
Tại điểm cực đại:
Đặt
6.CÁC THUYẾT ĐỘNG HỌC VỀ PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ
n
k
4. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH BẬC PHẢN ỨNG

4.1.PHƯƠNG PHÁP THẾ
Dựa vào các số liệu thực nghiệm, thay thế vào các số liệu
đó vào các phương trình động học bậc 1 và bậc 2 để tính
toán các giá trị hằng số tốc độ phản ứng.
Nếu hằng số tốc độ là như nhau theo pt động học bậc 1 BẬC 1
Nếu hằng số tốc độ là như nhau theo pt động học bậc 2 BẬC 2
Nếu hằng số tốc độ khác nhau BẬC 3
(Tìm phương pháp khác để xác định)
n
k

4.1.PHƯƠNG PHÁP ĐỒ THỊ
Nếu phản ứng bậc 1 thì ta có:
0
1
1 0
1

.ln
ln ln
C
k
t C
C k t C
=
= − +
Vẽ đồ thị của lnC theo thời gian t.
Nếu các điểm thực nghiệm nằm trên một đường thẳng thì phản ứng là bậc 1.
Nếu phản ứng không phải là bậc 1, thì thử nghiệm theo phương trình động học
phản ứng bậc 2, bậc 3,
1 1
1 1
( 1)
( )
n
n n
n k t
a x a
− −
= − +
−
6.CÁC THUYẾT ĐỘNG HỌC VỀ PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ
n
k

4.1.PHƯƠNG PHÁP ĐỒ THỊ
Chu kỳ bán huỷ không phụ thuộc vào nồng độ ban đầu BẬC 1
Chu kỳ bán huỷ phụ thuộc vào nồng độ ban đầu BẬC n khác 1

1
1
1
2
1
1
2
2 1
( 1) .
2 1
lg lg ( 1).lg
( 1)
n
n
n
n
n
n k a
n a
n k
τ
τ
−
−
−
−
=
−
−
= − −

−
Vẽ đồ thị theo lga. Giá trị n được xác định từ hệ số góc của đồ thị
1
2
lg
τ
( 1)
1
tg n
n tg
α
α
= − −
= − +
6.CÁC THUYẾT ĐỘNG HỌC VỀ PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ