Bài giảng - Kỹ thuật phản ứng - chương 2 pot

08/05/14 Chuong 2-Xu ly du kien d
ong hoc
1
Chương 2: Xử lý dữ kiện động học
(Interpretation of Kinetic Data)
08/05/14 Chuong 2-Xu ly du kien d
ong hoc
2
•
Phương trình vận tốc:

Đặc trưng cho phản ứng

Được xác đònh từ:

lý thuyết,

mô hình cho trước,

thực nghiệm

Hai giai đọan:

phụ thuộc nồng độ và

sự phụ thuộc nhiệt độ
08/05/14 Chuong 2-Xu ly du kien d
ong hoc
3
Thiết bò 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.
08/05/14 Chuong 2-Xu ly du kien d
ong hoc
4
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)
08/05/14 Chuong 2-Xu ly du kien d
ong hoc
5
2.1. Thiết bò phản ứng gián đọan có thể tích
không đổi (thể tích hỗn hợp phản ứng)
•
V = const
(2.1)
dt
dC

dt
dC V dV C

V

1

dt
)Vd(C

V
1

dt
dN
V
1
r
iiiii
i
=
+
===
(2.2)
dt
dp

RT
1
r
i
i
=
08/05/14 Chuong 2-Xu ly du kien d
ong hoc

6
Trong thực tế, thường đo áp suất tổng hỗn hợp
phản ứng trong pha khí để theo dõi phản ứng
(2.4) )P (P
n
r
p RT C p R cho
(2.3) )P (P
n
a
p RT C p hay
V
N N

n
a

V
N

V
xa. N

V
N

RT
p
C
0R0RR

0A0AA
0A0A0
AA
A
−
∆
+==
−
∆
−==
−
∆
−=
−
===
08/05/14 Chuong 2-Xu ly du kien d
ong hoc
7
2.1.1. Phương pháp tích phân
1) Giả thiết cơ chế và
phương trình vận tốc
tương ứng
2) Sắp xếp lại
3) Xác đònh giá trò
F(C
A
)theo thực nghiệm
4) Vẽ F(C
A
) theo t

5) Nếu không thẳng, giả
thiết lại
f(kC)
dt
dC
r
A
A
=−=−
kf(C)
dt
dC
r
A
A
=−=−
kdt
)f(C
dC

A
A
=−
kt dtk )(C F
)f(C
dC

t
0
A

C
C
A
A
A
A0
===−
∫∫
08/05/14 Chuong 2-Xu ly du kien d
ong hoc
8
Hình 2.1
08/05/14 Chuong 2-Xu ly du kien d
ong hoc
9
(1) Phản ứng không thuận nghòch bậc 1
lọai một phân tử A sản phẩm
kt
C
C
ln
dtk
C
dC

Ck
dt
dC

A0

A
t
0
C
C
A
A
A
A
A
A0
=−
=−
=−
∫∫
08/05/14 Chuong 2-Xu ly du kien d
ong hoc
10
Độ chuyển hóa (conversion), X
A
là phần tác chất
đã chuyển hóa thành sản phẩm
kt )X (1ln dtk
X 1
dX
)X k(1
dt
dX
dX C dC
)X 1(C

V
)X (1 N

V
N
C
)X (1 N N
A
t
00
A
A
A
A
AA0A
AA0
AA0
A
A
AA0A
=−−⇒=
−
−=⇒=−
−=
−
==
−=
∫∫
A
X

08/05/14 Chuong 2-Xu ly du kien d
ong hoc
11
- dC
A
/dt = kC
A

0,6.
. C
B
0,4
là bậc một nhưng
không áp dụng được
Hình 2.2. Phản ứng bậc một
08/05/14 Chuong 2-Xu ly du kien d
ong hoc
12
(2) Phản ứng không thuận nghòch bậc 2
lọai hai phân tử A + B sản phẩm
A0
B0
AA0B0AA0A0
A
A0A
B B0A A0
BA
BA
A
C

C
M
)X.C )(C X.C C (k
dt
dX
C r
X C X C
(2.12) C.Ck
dt
dC

dt
dC
r
=
−−==−
=
=−=−=−
08/05/14 Chuong 2-Xu ly du kien d
ong hoc
13
∫∫
=
−−
−−==−
t
X
A
0
A0

0
AA
A
AA

2
A0
A
A0A
dtkC
)X )(MX (1
dX
)X. M )( X. 1 (Ck
dt
dX
C r
08/05/14 Chuong 2-Xu ly du kien d
ong hoc
14
Nếu C
B0
>> C
A0
thì C
B
gần như không đổi,
phản ứng xem như giả bậc một
1 M kt )C (C kt 1) (M C
M.C
C

ln
C . C
C .C
ln
)X (1 M
X M
ln
X 1
X 1
ln
A0B0A0
A
B
AB0
A0B
A
A
A
B
≠−=−=
==
−
−
=
−
−
08/05/14 Chuong 2-Xu ly du kien d
ong hoc
15
Hình 2.3

08/05/14 Chuong 2-Xu ly du kien d
ong hoc
16
Löu yù
a) 2A → saûn phaåm

kt
X 1
X
.
C
1

C
1

C
1
(2.14) )X (1 kC Ck
dt
dC
r
A
A
A0A0A
2
A
A0
22
A

A
A
=
−
=−
−==−=−
08/05/14 Chuong 2-Xu ly du kien d
ong hoc
17
(3) Phửụng trỡnh vaọn toỏc thửùc nghieọm coự baọc
n
( )
[ ]
1)kt (n 1 X 1Chay
1 n 1)kt, n ( C C
.Ck
dt
dC
r
n 1
A

n 1
A0
n 1
A0

n 1
A
n

A
A
A
=
=
==



08/05/14 Chuong 2-Xu ly du kien d
ong hoc
18
(4) Phửụng trỡnh vaọn toỏc thửùc nghieọm coự baọc 0
1 n kt, X C C C
k
dt
dC
r
AA0A

A0
A
A
==
==
08/05/14 Chuong 2-Xu ly du kien d
ong hoc
19
(5) Phản ứng không thuận nghòch bậc tổng quát
theo thời gian bán sinh t

1/2
aA + bB → sản phẩm

C.Ck
dt
dC
r
b
B
a
A
A
A
=−=−
08/05/14 Chuong 2-Xu ly du kien d
ong hoc
20
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 C
B
/ C
A
= b/a

C
1) (n k
1 2
t
C k

dt
dC
hay

a
b
k )C
a
b
.(Ck
dt
dC
r
n 1
A0
'
1 n
1/2
n
A
'
A
b a
b
b
A
a
A
A
A

−
−
++
−
−
=
=−






==−=−
A
C
08/05/14 Chuong 2-Xu ly du kien d
ong hoc
21
(6) Phaỷn ửựng song song khoõng thuaọn nghũch
(parallel reaction)
A R, k
1
A S, k
2
A2
S
S
A1
R

R
A21A2A1
A
A
C k
dt
dC
r
C k
dt
dC
r
C )k (k C k C k
dt
dC
r
=+=+
=+=+
+=+==
08/05/14 Chuong 2-Xu ly du kien d
ong hoc
22
C
A
+ C
R
+ C
S =
const
2

1
SS
RR
2
1
S
R
S
R
21
A0
A
k
k

C C
C C
k
k

dC
dC

r
r
t)k k (
C
C
ln
0

0
=
−
−
==
+=−
08/05/14 Chuong 2-Xu ly du kien d
ong hoc
23
Hình phản
ứng song
song

08/05/14 Chuong 2-Xu ly du kien d
ong hoc
24
(7) Phản ứng nối tiếp không thuận nghòch
(consecutive reaction)
A → R → S , k
1
và k
2
R2
S
R2A1
R
A1
A
C k
dt

dC
C k C k
dt
dC
C k
dt
dC
+=
−+=
−=
08/05/14 Chuong 2-Xu ly du kien d
ong hoc
25
Phöông trình tính








−
−
=
=+
==−
−−
−
−

12
tk tk
A01R
k
A01R2
R
kt
0
AA1
0
A
A
k k
e e
C k C
e C k C k
dt
dC
e C Chay t k
C
C
ln
21
1
t