ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ pdf

Chương 9:
ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ
I. Thuyết va chạm
II. Thuyết phức chất hoạt động
I. THUYẾT VA CHẠM
• Các phân tử tác chất phải va chạm nhau, các va
chạm hiệu quả sẽ tạo ra phản ứng.
• Tốc độ phản ứng = sốvachạmhiệuquảtrong1
đơn vò thời gian, 1 đơn vò thể tích.
Va chạm không hiệu quả
Va chạm hiệu quả
Tính số va chạm
• Xét phản ứng lưỡng phân tử: A + B → sản phẩm
• Các va chạm của các phân tử tác chất như va
chạm của quả cầu đàn hồi
2
11
8
AB A B AB
AB
znnd RT
MM
π
⎛⎞
=+
⎜⎟
⎝⎠
z
AB
: số va chạm giữa các phân tử A và B trong 1 đơn
vò thể tích, trong 1 đơn vò thời gian

n
A
, n
B
: số phân tử chất A và chất B trong 1cm
3
.
M
A
, M
B
: phân tử lượng chất A và chất B.
d
AB
= 2r
AB
= 2(r
A
+ r
B
): bán kính tương tương của ptử A, B
Tính vận tốc phản ứng
P : xác suất tạo ra va chạm có đònh hướng thích hợp
• Tốc độ phản ứng = sốvachạmhiệuquảtrong
1 đơn vò thời gian, 1 đơn vò thể tích.
/2 /
11
8
ERT ERT
AB A B AB

AB
Wze Pnnd RT e P
MM
π
−−
⎛⎞
== +
⎜⎟
⎝⎠
*/
.
ERT
AB
zze
−
=
: số va chạm có E ≥ E
a
()
1
2
2/
2/
/
11
.8
11
8
Ao
ERT

AAB
oAB
oo A B
ERT
A
AB oAB
AB
dN N
dC n n
N
dRT eP
dt dt N N M M
dC
CCNd R e PT
dt M M
π
π
−
−
⎛⎞
−=−= +
⎜⎟
⎝⎠
⎛⎞
−= +
⎜⎟
⎝⎠
1
2
/

'
ERT
A
A
BAB
dC
CCkT e kCC
dt
−
−= =
1
2
/
2
'. .
11
'8
ERT
oAB
AB
kkTe
kNdP R
MM
π
−
=
⎛⎞
=+
⎜⎟
⎝⎠

E : năng lượng hoạt hóa thực
Với:
So sánh với pt Arrhénius
1
2
/
1
2
222
1
'. . ln ln ' ln
2
ln 1
2
ERT
a
E
kkTe k k T
RT
E
dk E RTE
dt T RT RT RT
−
=⇒=+−
+
⇒=+= =
1
2
a
EE RT=+

Nhược điểm
- Chưa nghiên cứu tương tác trong chuyển hóa hóa học
- Chưa xét đến phân tử không phải hình cầu
- Chưa xđ trò số tuyệt đối của k
Chênh lệch giữa E và E
a
không lớn
Ư Thuyết va chạm đã giải thích được pt Arrhénius
Ư
II. THUYẾT TRẠNG THÁI
CHUYỂN TIẾP
Khi phản ứng hóa học xảy ra:
- Trước pứ có sự phân bố lại năng lượng liên kết cũ
- Sau phản ứng hình thành năng lượng liên kết mới
Ư Có sự thay đổi các trạng thái năng lượng
Ư Trong quá trình pứ có tạo ra chất trung gian là
phức chất hoạt động
*
(ABC)
A
BC A B C ABC+⎯⎯→ ⋅⋅⋅ ⋅⋅⋅ ⎯⎯→+
A
BC A B C ABC+⎯⎯→ ⋅⋅⋅ ⋅⋅⋅ ⎯⎯→+
r
AB
r
BC
Trong quá trình phản ứng, khoảng cách A-B, B-C
(r
AB

, r
BC
) trong phức chất trung gian sẽ thay đổi không
ngừng
Ư Ảnh hưởng đến thế năng của hệ
E = f (r
AB
, r
BC
)
Ư Theo dõi thế năng E để xác đònh quá trình phản ứng
xảy ra như thế nào
3
Y
2
X
1
X
Y
*
(ABC)
A
BC ABC+⎯⎯→⎯⎯→+
*
*
.
ABC
AB C
C
K

CC
=
*
**
a
BB
A
BC ABC
ABC
o
E
RT
AB C o AB C
kT kT
R
T
WC KCC KCC
hh Nh
W kCC ke CC
−
== =
==
⇒
k
B
: haèng soá Boltzmann
h : haèng soá Planck
K*: HSCB cuûa phöùc
**
B

o
kT
R
T
kK K
hNh
==
**
**
** * *
*
.ln
.
.
a
SH
RRT
E
SH
B
RRT RT
AB C o AB C
GHTSRTK
Kee
kT
WeeCCkeCC
h
ΔΔ
−
ΔΔ

−−
Δ=Δ−Δ=−
⇒=
⇒= =
⇒
**
SS
B
R
R
o
o
kT
RT
ke e
hNh
Δ
Δ
==