Chương 7 - Động hóa học pptx

Chương
7
7
Động hóa học
Động hóa học
HUI© 2006 General Chemistry:
Slide
1 of
48
General Chemistry
Chương 7
Chương 7
7.1.Khái niệm chung
7.2.Tốc độ phản ứng
7.3.Lý thuyết cơ sở của ĐHH
7.4.Ảnh hưởng của nồng độ
7.5.Ảnh hưởng của nhiệt độ
7.6.Ảnh hưởng của chất xúc tác
HUI© 2006 General Chemistry:
Slide
2 of
48
7.1.Khái niện chung
7.1.Khái niện chung

Nhiệt động học:
NC về khả năng tự diễn biến của các p/u
∆
GTP < 0: p/u tự xảy ra.
∆
GTP > 0 : p/u không tự xảy ra

∆
GTP = 0 : p/u đạt t.thái cân bằng.


Động hóa học:
Nghiên cứu về cơ chế & Tốc độ phản ứng
HUI© 2006 General Chemistry:
Slide
3 of
48

Hệ số tỷ lượng
Số chỉ số nguyên tử, phân tử và ion của các chất tham gia tương tác được ghi
trong phương trình phản ứng hóa học

Ví dụ
2KClO3
→
3O2 + 2KCl
Hệ số tỷ lượng : 2, 3, 2
HUI© 2006 General Chemistry:
Slide
4 of
48
7.1.Khái niện chung
7.1.Khái niện chung

Phản ứng đơn giản
P/u chỉ xảy ra ở 1 giai đoạn
Ví dụ : 2KClO3

→
3O2 + 2KC

Phản ứng phức tạp
P/u chỉ xảy ra qua nhiều giai đoạn
Ví dụ
Giai đoạn 1 :
Giai đoạn 2 :
P/u tổng :
HUI© 2006 General Chemistry:
Slide
5 of
48
2252
42 ONOON +=
23252
OONON +=
25232
4NOONON =+
7.1.Khái niện chung
7.1.Khái niện chung

Tác dụng cơ bản (p/u sơ cấp)
Mỗi giai đoạn diễn ra trong qúa trình p/u hoá học gọi là 1 tác dụng cơ bản (một
p/u sơ cấp)

Cơ chế phản ứng

Cho biết trình tự diễn biến của phản ứng hóa học


Giai đoạn châm nhất quyết định tốc độ của toàn bộ quá trình p/u
HUI© 2006 General Chemistry:
Slide
6 of
48
7.1.Khái niện chung
7.1.Khái niện chung

Phân tử số là số phân tử (ng.tử, ion) tham gia vào một phản ứng sơ cấp.
P/u đơn phân tử là phản ứng trong
đó chỉ có 1 phân tử chất p/u biến
thành sản phẩm
I2 = 2I
HUI© 2006 General Chemistry:
Slide
7 of
48
7.1.Khái niện chung
7.1.Khái niện chung
P/u hai phân tử là phản ứng trong đó
chỉ có 2 phân tử chất p/u biến thành
sản phẩm
2HI = H2 + I2
NO + O3 = NO2 + O2
P/u ba phân tử là phản ứng trong đó
chỉ có 3 phân tử chất p/u biến thành
sản phẩm
HUI© 2006 General Chemistry:
Slide

8 of
48
7.1.Khái niện chung
7.1.Khái niện chung

Phản ứng đồng thể
P/u chỉ xảy ra trong hệ đồng thể (chất p/u & sp ở cùng một pha)


Ví dụ : H2(k) + N2(k)
→
NH3(k)


P/u : xảy ra ở bất kỳ điểm nào trong toàn bộ thể tích

Phản ứng dị thể
P/u chỉ xảy ra trong hệ dị thể (chất p/u & sp ở một vài pha)


Ví dụ Zn(r) + HCl(l)
→
ZnCl2(l)+ H2(k)


P/u : xảy ra trên bề mặt phân chia pha
HUI© 2006 General Chemistry:
Slide
9 of
48

7.1.Khái niện chung
7.1.Khái niện chung
7.2.Tốc độ phản ứng
7.2.Tốc độ phản ứng

Tốc độ p/u hoá học xác định bằng biến thiên nồng độ của một trong chất tham gia hoặc tạo thành
p/u trong một đơn vị thời gian
A + B = C + D
C-nồng độ, mol/lit
τ
- thời gian, giây (phút, giờ)

Tốc độ trung bình
Dấu “+” : nồng độ sản phẩm
Dấu “-” : nồng độ chất p/u


Tốc độ tức thời
HUI© 2006 General Chemistry:
Slide
10 of
48
τ
∆
∆
±=
C
V
ττ
τ

d
dCC
V ±=
∆
∆
±=
→∆ 0
lim
7.3.Lý thuyết cơ sở của ĐHH
7.3.Lý thuyết cơ sở của ĐHH
1.Thuyết va chạm hoạt động

Va chạm giữa các phân tử
↑
Z- tần số va chạm
↑
Va chạm có hiệu quả(Tiểu phân hoạt động)

Va chạm có hiệu quả : 2 điều kiện


Năng lượng :
ε
* >
ε
o
ε
* -Năng lượng của phần tử hoạt động
ε
o -Năng lượng trung bình của các p.tử


Định hướng không gian : thuận lợi
HUI© 2006 General Chemistry:
Slide
11 of
48
↑V-tốc độ :
7.3.Lý thuyết cơ sở của ĐHH
7.3.Lý thuyết cơ sở của ĐHH
HUI© 2006 General Chemistry:
Slide
12 of
48
7.3.Lý thuyết cơ sở của ĐHH
7.3.Lý thuyết cơ sở của ĐHH
1.Thuyết va chạm hoạt động

Năng lượng hoạt hóa

Năng lượng cần thiết để chuyển phần tử có năng lượng trung bình thành phần
tử hoạt động

Xác suất phân bố (Boltzman)
Số ph.tử có năng lượng t.bình
Số ph.tử hoạt động
HUI© 2006 General Chemistry:
Slide
13 of
48

RT
o
CeN
ε
−
=
RT
CeN
*
*
ε
−
=
7.3.Lý thuyết cơ sở của ĐHH
7.3.Lý thuyết cơ sở của ĐHH
1.Thuyết va chạm hoạt động

Năng lượng hoạt hóa

xác suất phân bố (Boltzman)

Năng lượng hoạt hóa
Đơn vị đo : kJ/mol
HUI© 2006 General Chemistry:
Slide
14 of
48
o
E
εε

−=
**
RT
E
RT
o
ee
N
N
*
*
*
−
−
−
===
εε
α
Giản đồ năng lượng của phản ứng
Giản đồ năng lượng của phản ứng
HUI© 2006 General Chemistry:
Slide
15 of
48
∆H
Năng lượng
Tiến trình của phản ứng
E
1
E

2
E
hđ
E
t
E
n
7.3.Lý thuyết cơ sở của ĐHH
7.3.Lý thuyết cơ sở của ĐHH
1.Thuyết va chạm hoạt động

Năng lượng hoạt hóa

N.lượng hoạt hóa của p/u
P/u thuận:
p/u nghịch:
Nhiệt p/u :
HUI© 2006 General Chemistry:
Slide
16 of
48
1
*
EEE
hđt
−=
2
*
EEE
hđn

−=
tn
EEEEH −=−=∆
21
7.3.Lý thuyết cơ sở của ĐHH
7.3.Lý thuyết cơ sở của ĐHH
1.Thuyết va chạm hoạt động

Sự định hướng không gian

HUI© 2006 General Chemistry:
Slide
17 of
48
I
2
H
2
Va chạm thuận lợi
Va chạm không thuận
lợi
I
2
H
2
7.3.Lý thuyết cơ sở của ĐHH
7.3.Lý thuyết cơ sở của ĐHH
1.Thuyết va chạm hoạt động

Sự định hướng không gian


Xác suất định hướng thuân lợi :
w-tổng số cách định hướng của các phân tử khi va chạm
w*-số cách định hướng thuận lợi

Hàm entrpi

HUI© 2006 General Chemistry:
Slide
18 of
48
W
W
P
*
=
RS
eWWRS
/
ln =→=
RS
eWWRS
/***
*
ln =→=
7.3.Lý thuyết cơ sở của ĐHH
7.3.Lý thuyết cơ sở của ĐHH
1.Thuyết va chạm hoạt động

Sự định hướng không gian

Vì W*< W nên S*< S
→

∆
S* < 0

Tổng quát

HUI© 2006 General Chemistry:
Slide
19 of
48
R
S
R
SS
ee
W
W
P
**
*
∆−
===
R
S
RT
E
ePeZV
**

~~~
∆∆−
==
α
R
S
RT
E
eZeV
**
~
∆∆−
7.3.Lý thuyết cơ sở của ĐHH
7.3.Lý thuyết cơ sở của ĐHH
2.Thuyết trạng thái chuyển tiếp
(phức chất hoạt động)

Phân tử tương tác
→
Liên kết ng.tử:phá vỡ
→
Liên kết mới : phức chất hoạt động
→
Phân hủy : sản phẩm

HUI© 2006 General Chemistry:
Slide
20 of
48
H

2
I
2
H
2
I
2
HI HI
Chất p/u
Phức chất hoạt động Sản phẩm
7.3.Lý thuyết cơ sở của ĐHH
7.3.Lý thuyết cơ sở của ĐHH
2.Thuyết trạng thái chuyển tiếp
(phức chất hoạt động)

Năng lượng hoạt hóa


Năng lượng liên kết

Năng lượng hoạt hóa : E* = 167.4 KJ/mol
HUI© 2006 General Chemistry:
Slide
21 of
48
I
2
+
H
2

2HI
E
H-H
+
E
I-I
=
436
+
151
578 KJ/mol
=
7.4.Ảnh hưởng của nồng độ
7.4.Ảnh hưởng của nồng độ
1.Định luật tác dụng khối lượng

Phản ứng đồng thể :V = f(C)

Ví dụ aA + bB = cC + dD
V-tốc độ phản ứng
CA , CB-nồng độ chất A, chất B
k-hằng số tốc độ p/u
m, n -bậc phản ứng của chất A, chất B
(m + n)- bậc toàn phần của phản ứng
HUI© 2006 General Chemistry:
Slide
22 of
48
n
B

m
A
CkC
d
dC
V =−=
τ

Phản ứng đồng thể
“ở nhiệt độ không đổi,tốc độ p/u tỷ lệ thuận
với tích số nồng độ các chất p/u với số mũ
bằng hệ số hợp thức của chúng trong
phương trình phản ứng”

Phản ứng dị thể: V = f(C,S)
S-diện tích tiếp xúc 2 pha
HUI© 2006 General Chemistry:
Slide
23 of
48
7.4.Ảnh hưởng của nồng độ
7.4.Ảnh hưởng của nồng độ
n
B
m
A
CkSC
d
dC
V =−=

τ

p/u của chất khí
aA(k) + bB(k) = cC(k) + dD(k)
V-tốc độ phản ứng
PA , PB –áp suất riêng phần của khí A, khí B
k-hằng số tốc độ p/u
m, n -bậc phản ứng của khí A, khí B
(m + n)- bậc toàn phần của phản ứng
HUI© 2006 General Chemistry:
Slide
24 of
48
n
B
m
A
PkP
d
dP
V =−=
τ
7.4.Ảnh hưởng của nồng độ
7.4.Ảnh hưởng của nồng độ
2.Hằng số tốc độ K

Ý nghĩa vật lý : K-là tốc độ của p/u khi nồng độ các chất tham gia p/u bằng 1 đơn vị
( 1mol/lit)
•
Yếu tố phụ thuộc :

K=f(bản chất của chất tham gia p/u & Nhiệt độ T)
HUI© 2006 General Chemistry:
Slide
25 of
48
7.4.Ảnh hưởng của nồng độ
7.4.Ảnh hưởng của nồng độ