Động hóa học - Chương 3 pdf

4. Phản ứng nối tiếp
dạng
III. PHẢN ỨNG
SONG SONG
1. Ðại cương
2. Phản ứng song
song bậc 1
3. Phản ứng song
song bậc hai
4. Phản ứng song
song cạnh tranh
5. Một số kết luận

IV. PHẢN ỨNG
LIÊN HỢP
1. Phản ứng liên
hợp được mô tả bằng sơ đồ
2. Hệ số cảm ứng (I)
3. Phân loại
4. Ðộng hóa học của
phản ứng tự cảm ứng
Bài tập chương III

CHƯƠNG III
ÐỘNG HÓA HỌC CỦA PHẢN ỨNG PHỨC TẠP

1) Phản ứng phức tạp là phản ứng trong đó đồng thời (ít nhất là hai) biến hóa diễn ra một cách thuận nghịch,
nối tiếp, song song nhau. Ta thường gặp các loại phản ứng phức tạp sau:
2) - Phản ứng thuận nghịch
- Phản ứng nối tiếp
- Phản ứng song song

- Phản ứng liên hợp
Dấu hiệu để nhận ra một phản ứng phức tạp
3) Các quy luật chung: - không có sự phù hợp giữa phương trình tỷ lượng và phương trình tốc độ.
- Bậc phản ứng thay đổi.
- Trong quá trình phản ứng thường tạo ra sản phẩm trung gian.
- Ðường cong biểu diễn sự phụ thuộc giữa nồng độ của sản phẩm vào thời gian có dạng hình chữ S
Phản ứng phức tạp bao gồm nhiều phản ứng thành phần diễn ra đồng thời. Theo nguyên lý độc lập mỗi
phản ứng thành phần diễn ra tuân theo quy luật động học một cách độc lập, riêng rẽ, không phụ thuộc vào
các phản ứng thành phần khác. Biến đổi nồng độ tổng quát của hệ bằng tổng đại số các biến đổi nồng độ của
các thành phần.
[A] + [B] + [C] = a
Ta sẽ khảo sát các quy luật động hóa học của phản ứng phức tạp nói trên.
I. PHẢN ỨNG THUẬN NGHỊCH
1 Phản ứng thuận nghịch và hằng số cân bằng
TOP
Phản ứng thuận nghịch là phản ứng diễn ra theo 2 chiều ngược nhau: các chất phản ứng tương tác với
nhau tạo thành sản phẩm (phản ứng thuận) đồng thời ngược lại sản phẩm phản ứng với nhau tạo trở lại chất
ban đầu (phản ứng nghịch).


2. Phản ứng thuận nghịch bậc 1
TOP
a) Sơ đồ:

b) các phương trình động học
A B
t = 0 a B
t a−a b + x
(Ở đây cho một lượng sản phẩm B vào trước b)

3. Phản ứng thuận nghịch bậc 2
TOP

k
1
(a − x
e
)(b − x
e
) = k
2
x
e
2

Hằng số cân bằng:







II. PHẢN ỨNG NỐI TIẾP
Phản ứng nối tiếp là phản ứng trong đó chất phản ứng biến hóa thành sản phẩm phản ứng qua nhiều
giai đoạn nối tiếp nhau. Trong phản ứng có tạo thành sản phẩm trung gian bền hoặc không bền, mỗi giai đoạn
có thể là phản ứng một chiều hay thuận nghịch.
Ví dụ:

Hợp chất trung gian tạo thành tiếp tục phân hủy

1 Phản ứng nối tiếp một chiều bậc 1
TOP






Hình 3.1: Sự thay đổi nồng dộ của các chất trong phản ứng phức tạp theo thời gian.
Nhận xét: Ðường cong số 2 có cực đại, còn đường cong số 3 có hình dạng chữ S, có đoạn trùng trục
hoành. Còn đường cong số 1 có dạng tương tự dạng đường cong phản ứng đơn giản.





Hiện tượng tốc độ phản ứng tăng trong khoảng thời gian dài hay ngắn nào đó kể từ lúc phản ứng bắt
đầu gọi là hiện tượng gia tốc đầu. Hiện tượng này được phản ánh trong qui luật hình chữ S của sự tích lũy
sản phẩm cuối C của phản ứng. Dáng điệu đó của đường cong tích lũy sản phẩm phản ứng là dấu hiệu
đặc
trưng của phản ứng phức tạp (phản ứng nối tiếp), vì những phản ứng đơn giản tuân theo định luật tác dụng
khối lượng (1.7) của động hóa học. Theo định luật này thì tốc độ phản ứng đạt cực đại tại ngay lúc bắt đầu
phản ứng, vì khi đó nồng độ của các chất phản ứng là lớn nhất, còn suất trong thời gian phản ứng thì tốc độ
phản ứng giảm liên tục.

Áp dụng cho quá trình phóng xạ


2 Phản ứng nối tiếp bậc nhất ba giai đoạn
TOP


3 Phản ứng nối tiếp bậc nhất gồm n giai đoạn
TOP

4 Phản ứng nối tiếp dạng
TOP


III. PHẢN ỨNG SONG SONG
1 Ðại cương
TOP
Hệ hóa học (thường gặp là hệ hữu cơ) có thể biến đổi đồng thời và độc lập theo hai hay nhiều hướng
khác nhau cho sản phẩm. Mỗi hướng có thể là phản ứng thuận nghịch hay một chiều. Những phản ứng độc
lập và đồng thời đó xuất phát từ cùng một hay nhiều chất đầu gọi là phản ứng song song, chúng diễn ra với
những tốc độ
khác nhau. Ðể đơn giản chúng ta chỉ xét những phản ứng song song mà mọi hướng là phản ứng
một chiều.
Có hai trường hợp:
Trường hợp 1: các chất đầu là như nhau đối với mọi hướng. Ví dụ:

Khi phản ứng song song có tốc độ khác nhau nhiều thì phản ứng chính là phản ứng có tốc độ lớn nhất,
do đó sản phẩm với lượng nhiều nhất, còn các phản ứng kia là phản ứng phụ.
2 Phản ứng song song bậc 1
TOP




3 Phản ứng song song bậc hai
TOP

Tương tự x1: x2: : xn = k1 : k2: kn (3.47)
[X
1
]: [X
2
]: : [X
n
] = k
1
: k
2
:

: k
n

4 Phản ứng song song cạnh tranh TOP

(3.51)

Biến đổi (3.51) thu được: