CƠ SỞ CỦA ĐỘNG HÓA HỌC pps

Chương 8:
CƠ SỞ CỦA ĐỘNG HÓA HỌC
I. Khái niệm & đònh luật cơ sở của
Động hóa học
II. Động học các phản ứng đơn giản
III. Động học các phản ứng phức tạp
IV. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc
độ phản ứng
I. KHÁI NIỆM
& ĐỊNH LUẬT CƠ SỞ
của ĐỘNG HÓA HỌC
Là độ biến đổi một lượng chất nào đó (tác chất hay
sản phẩm) trong 1 đơn vò thể tích và trong 1 đơn vò
thời gian.
Khi V = const:
1
.
i
dN
W
Vdt
=±
i
dC
W
dt
=±
W: tốc độ tức thời của pư
V: thể tích hệ
N
i

: số mol của chất i
Dấu: (-) i là tác chất
(+) i là chất tạo thành.
1. TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG HÓA HỌC
a A + b B → c C + d D
Vận tốc phản ứng hh = vận tốc mất đi của tác chất
= vận tốc tạo thành của sản phẩm
1111
C
A
BD
dC
dC dC dC
W
a dt b dt c dt d dt
=− =− = =
11
A
B
dC dC
adt bdt
=− =−
11
C
D
dC
dC
cdt ddt
==
Xác đònh tốc độ phản ứng

Tốc độ tức thời
i
dC
W
dt
=±
Tốc độ trung bình
i
C
W
t
Δ
=±
Δ
2. Đònh luật tác dụng khối lượng
• Đối với phản ứng đơn giản (pư chỉ diễn gồm 1 giai
đoạn và 1 chiều) thì tốc độ phản ứng ở mỗi thời điểm tỉ
lệ thuận với tích số nồng độ các chất phản ứng (với 1 số
bậc xác đònh).
Xét phản ứng tổng quát: aA + bB + cC →sản phẩm
Pt tốc độ phản ứng:
=
pqr
A
BC
WkCCC
k: hằng số tốc độ.
Khi C
i
= 1 thì W = k Ỉ gọi k là tốc độ riêng của pứ

k phụ thuộc T, không phụ thuộc C
i
, đặc trưng cho từng pứ
Trường hợp đơn giản: a = p; b = q; c = r.
PHÂN LOẠI PHẢN ỨNG
* THEO BẬC PHẢN ỨNG:
Xét phản ứng: aA + bB + cC →sản phẩm
Pt vận tốc:
=
pqr
ABC
WkCCC
n = p + q + r gọi là bậc phản ứng
p, q, r là bậc theo từng chất
=
2

A
B
WkCC
=
2

A
B
WkCC
n = 0: W = k phản ứng bậc 0.
n = 1: W = kC phảnứngbậc1.
n = 2:W = kC
A

.C
B
phảnứngbậc2.
W = kC
2
n = 3:W = kC
3
phảnứngbậc3.
n có thể là
phân số hay
số nguyên
* THEO PHÂN TỬ SỐ:
• Phân tử số là số phân tử đồng thời tham gia vào moat giai
đoạn sơ cấp của phản ứng, có các loại:
• Phản ứng đơn phân tử.
• Phản ứng lưỡng phân tử.
• Phản ứng tam phân tử.
Lưu ý:
Bậc phản ứng là đại lượng hình thức, rút ra từ thực nghiệm
Phân tử số là một khái niệm lý thuyết, chỉ biết nó khi biết
rõ cơ chế, tức là biết đến từng giai đoạn sơ cấp.
Chỉ các phản ứng đơn giản thì phân tử số ≡ bậc phản ứng.
3. CƠ CHẾ PHẢN ỨNG
• Là con đường mà các tác chất phải trải qua để
tạo thành sản phẩm cuối
• = Tổng các giai đoạn diễn ra phản ứng hóa học
• Mỗi giai đoạn nhỏ gọi là giai đoạn sơ cấp của phản ứng.
• Chất trung gian: là chất được tạo ra trong một số giai
đoạn của quá trình phản ứng hóa học
Xác đònh cơ chế phản ứng bằng

phương pháp thực nghiệm
1. Xác đònh các hợp chất trung gian: dùng các
phản ứng đặc trưng, các phương pháp phân tích
phổ, phân tích điện.
2. Dự kiến các cơ chế có thể.
3. Thiết lập phương trình động học dựa vào các
cơ chế đó.
4. So sánhphươngtrìnhđộnghọcvớithực
nghiệm.
II. ẹONG HOẽC CAC PHAN ệNG
ẹễN GIAN
1. PHẢN ỨNG BẬC 1
• Xét phản ứng: A → sản phẩm
• Bđ t= 0 C
Ao
0
Pứ x x
• t = t C
Ao
–x x
• Phương trình động học của phản ứng:
()
()
Ao
A
AAo
dC x
dC
dx
WkCkCx

dt dt dt
−
=
−=− === −
C
Ao
: nồng độ đầu (mol/lit)
x : nồng độ phản ứng.
C
A
= C
Ao
-x nồng độ còn lại.
=
=
−
ln ln .
Ao Ao
AAo
CC
kt
CCx
Ư
THỜI GIAN BÁN HỦY t
½
• Là thời gian để lượng tác chất còn lại một nửa so
với lúc đầu
=
1
2

ln .
2
Ao
Ao
C
kt
C
== =
1
2
ln2 0,693
t const
kk
Ư
2. PHẢN ỨNG BẬC 2
−
=
11
AAo
kt
CC
2A →sản phẩm
A + B
→sp
(C
Ao
= C
Bo
)
=+

11
A
Ao
kt
CC
−=
2
A
A
dC
kC
dt
Ư
2HI → H
2
+ I
2
1
2
1
Ao
t
kC
=
[k]= C
–1
.t
–1
,
ví dụ: (mol/L)

–1
.s
–1
(
)
()
11
ln ln
Bo Ao
Bo A
Bo Ao Ao Bo Bo Ao Ao B
CC x
CC
kt
CC CCxCC CC
−
=
=
−−−
A + B→ saûn phaåm (C
Ao
≠ C
Bo
)
()
Bo
Giaû thieát C
.
A
AB

Ao B A B A
AB A A
dC
dx
kC C
dt dt
CCCCC
dx dx
kdt
CC C C
θ
θ
−==
−
=−⇒=+
⇒= =
+
Ö
[k]= C
–1
.t
–1
Bo B
*
C C
: phaỷn ửựng giaỷ baọc I
Ao Bo
A
ABo A
N

eỏu C C const
dC
kC C k C
dt
>> =
= =

A + B saỷn phaồm (C
Ao
C
Bo
)
*
ln
Ao
A
C
kt
C
=
3. PHAN ệNG BAC 0
Ao A
CCkt

=
A saỷn phaồm
A
Ao
CktC
=

+
A
dC
k
dt

=
ệ
1
2
2
Ao
C
t
k
=
[k]= C.t
1
,
VD: (mol/L).s
1
4. PHẢN ỨNG BẬC n
()
1
2
1
1
21
1
n

n
nAo
t
nkC
−
−
−
=
−
()
11
11
1.
nn
AAo
nkt
CC
−−
−=−
nA → sản phẩm
n
A
A
dC
dx
kC
dt dt
−==
Ư
Phương pháp xác đònh k và n

()
()
1
2
1
21
ln 1 ln ln
1
n
Ao
n
tn C
kn
−
−
=− +
−
…
2
…
1
…
…
t
½
C
Ao
Xác đònh các số liệu thực nghiệm và dùng pp đồ thò
PHƯƠNG PHÁP ĐO TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG
• Phương pháp hóa học: phân tích mẫu ở các thời điểm

• Thời gian phải chính xác bằng cách cho phản ứng trong
mẫu ngừng lại
• Phương pháp hóa lý: đo nồng độ thông qua các thông
số vật lý (P, V, góc quay mặt phẳng phân cực ánh sáng,
độ dẫn điện, mật độ quang, chiết suất …)
• - Đo liên tục, không cần cho phản ứng ngừng lại
• - Phải biết liên hệ giữa thông số vật lý và nồng độ.
Đo tốc độ phản ứng = Xác đònh nồng độ của hỗn hợp
phản ứng biến đổi theo thời gian
PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH BẬC PHẢN ỨNG
• PHƯƠNG PHÁP TÍCH PHÂN
1) Giả thiết cơ chế và pt
vận tốc tương ứng
2) Sắp xếp lại và lấy tích phân
3) Xác đònh giá trò C
A
, F(C
A
) theo
thực nghiệm ở các t. Lập bảng:
4) Vẽ F(C
A
) theo t
5) Nếu không thẳng, giả thiết lại
kt dtk )(C F
)f(C
dC

t
0

A
C
C
A
A
A
A0
===−
∫∫
()
A
AA
dC
W = f kC kf(C )
dt
=− =
kdt
)f(C
dC

A
A
=−
F(C
A
)C
A
t
()
A

AA
dC
f kC kf(C )
dt
W =− = =
-dC
A
/dt
f(C
A
)C
A
t
1) Giả thiết cơ chế và pt
vận tốc tương ứng
2) Xác đònh các số liệu thực
nghiệm:
3) Vẽ C
A
theo t
4) Xác đònh giá trò (-dC
A
/dt) từ
đường C
A
= f(t) & f(C
A
) từ
thực nghiệm. Lập bảng:
5) Vẽ -(dC

A
/dt) theo f(C
A
)
6) Nếu không thẳng, giả thiết lại
• PHƯƠNG PHÁP VI PHÂN
C
A
t
1
'.
n
A
A
dC
WkC
dt
=− =
1) PP cô lập để giảm bậc pứ: thực
hiện pư với C
B
, C
D
= const
2) Đưa về dạng tuyến tính
3) Vẽ C
A
theo t và xác đònh giá trò
(-dC
A

/dt) từ đường C
A
= f(t).
Lập bảng:
5) Vẽ lnW theo lnC
A
6) Tính n
1
và k
’
3
12

n
nn
A
AB D
dC
WkCCC
dt
=− =
1
ln ln ln ' ln
A
A
dC
WknC
dt
⎛⎞
=− = +

⎜⎟
⎝⎠
lnC
A
W =
-dC
A
/dt
lnWC
A
t
• PHƯƠNG PHÁP THỜI GIAN CHUYỂN HÓA
(1/q) PHẦN CỦA TÁC CHẤT
()
1
2
1
1
21
1
n
n
nAo
t
nkC
−
−
−
=
−

Thời gian bán hủy
Thời gian chuyển
hóa (1/q) phần t
1/q
(ứng với C
A
= C
Ao
/q)
1
1
1
1
1
11
n
n
Ao
q
q
Ckt
nq
−
−
⎧⎫
⎡⎤
⎛⎞
⎪⎪
−=
⎢⎥

⎨⎬
⎜⎟
−−
⎝⎠
⎢⎥
⎪⎪
⎣⎦
⎩⎭
(
)
1
ln ln 1 ln
A
o
q
tQnC=+−
Xác đònh t
1/q
bằng phương pháp đồ thò (lnt
1/q
-lnC
Ao
)
Hoặc :
()
1
1
**
ln 1 ln
q

q
A
o
A
o
t
C
n
tC
⎛⎞
⎛⎞
⎜⎟
=−
⎜⎟
⎜⎟
⎝⎠
⎝⎠
Xác đònh bậc phản ứng
PP Vi phân PP Tích phân PP Thời gian
bán hủy
F(C
A
) = lnC
A
ln
A
dC
dt
⎛⎞
−

⎜⎟
⎝⎠
1
1
n
A
C
−
t
ln t
1/2
lnC
Ao
III. ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG
PHỨC TẠP