ôn tập tốt nghiệp môn hóa lý ii

KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
ĐẠI HỌC BÀ RỊA – VŨNG TÀU
HÓA LÝ 2
Giảng viên: Diệp Khanh
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
Xét trường hợp đơn giản:
A

B
t1 [A]1 [B]1
t2 [A]2 [B]2
Vận tốc tức thời ≠ Vận tốc trung bình ???

Cách biểu diễn:
2 1
0?
A A A
n n n
∆ = − <
2 1
0?
B B B
n n n
∆ = − <
A B
n n
v
V t V t
∆ ∆
⇒ =− =+
∆ ∆

2 1
0?t t t
∆ = − >
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
-
Trong động hóa học, người ta sử dụng vận tốc tức thời chứ không sử dụng vận tốc trung bình ???
-
Khi ∆t0 thì hay
-
Lúc này ta có: vận tốc của phản ứng được gọi là vận tốc tức thời vtt và được tính theo biểu thức:
hay
, ,
.
i i
tb
n C
v i A B
V t t
∆ ∆
= ± = ± =
∆ ∆
i
tt
dC
v
dt
= ±
i i
C dC
t dt

∆
± →±
∆
0
lim
i i
t
C dC
t dt
∆ →
∆
± = ±
∆
A B
tt
dC dC
v
dt dt
= − = +
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
v1 vận tốc tức thời tại t = t1, v0 là vận tốc tức thời tại t = to.
i
tt
dC
v
dt
= ±
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
-
Một cách tổng quát:


Định luật tác dụng khối lượng:
Năm 1864 C.Guldberg – P. Waage đưa ra định đề gọi là định luật tác
dụng khối lượng. Theo định đề này vận tốc phản ứng tỉ lệ thuận với tích số
nồng độ ( với số mũ thích hợp) của các chất tham gia phản ứng .
aA dDbB cC
+ → +
1 1 1 1
. . . .
C
A B D
tt
dC
dC dC dC
v
a dt b dt c dt d dt
⇒ = − = − = + = +
[ ] .[B]
a b
v k A
=
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
-
Bậc phản ứng:
xét phản ứng:
(a, b,c, d:là hệ số tỉ lượng)
Nếu thực nghiệm cho:
Với: v: vận tốc của phản ứng.
[ ]: nồng độ mol
k: hằng số

thì: m: là bậc riêng của A.
n: là bậc riêng của B .
l: là bậc riêng của L (có thể là chất xúc tác)
⇒
Bậc tổng quát của phản ứng= (m + n + l), m, n,l thuộc tập R.
Khi nào thì Hệ số tỉ lượng chính là bậc của phản ứng ?
aA dDbB cC
+ → +
.[ ] [ ] [ ]
m n l
v k A B L
=
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
-
PTĐH ở dạng tích phân của phản ứng 1 chiều bậc 1.
k
A

B
t1= 0 a 0
t a-x x
Phương trình động học của một số phản ứng cơ bản
, [ ]v k A
=
[ ] [ ]
[ ]
( )
( )
ln( )
( )

d A d B
k A
dt dt
d a x dx
k a x
dt dt
dx
kdt a x kt C
a x
− = + =
−
⇔ − = + = −
⇔ = ⇔ − − = +
−
∫ ∫
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
-
Xác định C, ta suy ra được phương trình động học
của phản ứng 1 chiều bậc 1:
-
Từ phương trình trên, ta đưa dạng lũy thừa:
-
Ở đây [A], x là một hàm số của thời gian: [A]=f(t), x =
f(t):
ln .
a
k t
a x
=
−

1
ln
a
k
t a x
⇒ =
−
[ ] ( ) . (1 )
kt kt
A a x a e x a e
− −
= − = ⇔ = −
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
tgα=k
–
Thứ nguyên của hằng số tốc độ k là Thời gian-1 (t-
1), đơn vị: giây-1, phút-1, giờ-1.
–
Đồ thị:
ln
a
a x
−
t
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
-
Trường hợp đặc biêt: (Chu kỳ bán hủy)
A

B

t =t1/2 a-x =
a/2
x = a/2
–
Ta có:
•
Thời gian bán huỷ, chu kỳ bán huỷ, thời gian nửa phản
ứng (half-life)
1
2
1 1 1 0,693
ln ln .ln 2
2
a a
t t
a
k a x k k k
a
= ⇔ = = =
−
−
2
3/4 3 1
4 2
1 1 0,693
ln .ln 2 2. 2.
3
4
a
t t t t

a
k k k
a
= ⇒ = = = =
−
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
-
Áp dụng các qui luật động học của phản ứng bậc 1 cho
quá trình phóng xạ:
-
Một số quá trình phóng xạ tuân theo quy luật động học của
phản ứng bậc 1

ta có thể áp dụng các phương trình, quy luật
trên.
-
Trong phóng xạ, người ta dùng hệ thống ký hiệu khác: Nồng độ
được thay bằng số nguyên tử N, hằng số tốc độ được thay
bằng hằng số phóng xạ λ. Tốc độ biến hóa được thay bằng
độ phóng xạ.
Lúc này ta có:
Độ phóng xạ:
.
dN
N
dt
λ
− =
.

0
1/2
. ln
0,693
t
N
t N e
N
t
λ
λ
λ
−
= ⇒ =
⇒ =
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
-
Tóm tắt: Đặc điểm để nhận dạng PTDH của p/ứ 1 chiều
bậc 1 là:
-
k có đơn vị là thời gian-1.
-
Đồ thị ln(a/(a-x)) = f(t) là một đường thẳng.
-
Có t(3/4) = 2.t(1/2).
Ví dụ 1: Cho phản ứng: A  B , có các số liệu thực nghiệm
sau:
t (phút) 0 10 20 30
[A] mol/l 0,8 0,4 0,2 0,1
Xác định bậc của phản ứng trên.

KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
14C phân huỷ theo phản ứng bậc nhất, có hằng số
vận tốc bằng 1,21 x 10-4 y -1 .Tính thời gian bán huỷ
của một miếng 14C.
Ví dụ 2:
Ví dụ 3:
Cho biết đồng vị phóng xạ 146C có chu kỳ bán rã là
5727 năm, sự phân rã phóng xạ này là quá trình bậc
nhất. Một bộ xương người được phát hiện có hàm
lượng 146C giảm chỉ còn 1% so với thời điểm ban đầu
của nó. Người này sống các đây bao nhiêu năm?.
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
-
Phương trình động học dạng tích phân của phản
ứng một chiều bậc 2:
-
Ta có:
A + B C + D
Xét trường hợp : nồng độ ban đầu của A và B lần lượt là
[A]0 và [B]0 bằng nhau và bằng a :
[A] = [B] = a - x : nồng độ thời điểm t
.[ ].[ ]v k A B
=
2
( )
.( )( ) .
( )
d a x dx dx
k a x a x k dt
dt dt a x

−
− =+ = − − ⇔ =
−
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
-
Suy ra: pttdh dạng tích phân đối với phản ứng 1
chiều bậc 2 (khi 2 nồng độ đầu bằng nhau) như
sau:
Thứ nguyên của k: là thời gian-1.nồng độ-1), đơn vị: s-1.M-1.
.
( )
x
k t
a a x
=
−
1 1
( ) ( )
x x
t k
k a a x t a a x
⇒ = ⇒ =
− −
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
-
Xác định k bằng 2 cách:
-
Cách 1: Tính k tại mỗi t rồi lấy k trung bình
-
Cách 2: Dùng đồ thị  là đường thẳng => Pt bậc 2

tgα = k
hoặc
tgα = k
( )
x
a a x
−
t
1
( )a x
−
t
1
a
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
-
Xác định bậc phản ứng: có thể dựa vào mối quan hệ giữa giá trị t(1/2) và
t(3/4).
-
Cụ thể:
t(3/4) = 3 t(1/2)
=> Phản ứng bậc 2
Xét trường hợp : nồng độ ban đầu của A và B không bằng
nhau và lần lượt là [A]0 = a, [B]0 = b:
[A] = a - x : nồng độ thời điểm t
[B] = b - x : nồng độ thời điểm t
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
-
Ta có:
•

Suy ra: ptđh dạng tích phân lúc này trở thành
( )
.( )( ) .
( )( )
d a x dx dx
k a x b x k dt
dt dt a x b x
−
− = + = − − ⇔ =
− −
1 ( )
ln
( )
b a x
kt
a b a b x
−
=
− −
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
t
a < b
t
a > b
( )
ln
( )
a x
b x
−

−
( )
ln
( )
a x
b x
−
−
( )
ln ( ) ln
( )
a x a
a b kt
b x b
−
⇔ = − +
−
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
-
Phương trình động học dạng tích phân của phản
ứng một chiều bậc 3:
-
Ta có:
A B
t1= 0
a
0
t
a-x
x

3
, .[ ]v k A
=
3 3
3
[ ] ( ) .
( )
dx dx
k A k a x k dt
dt a x
= = − ⇔ =
−
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
-
Lấy tích phân ta có:
Xác định k:
•
Tính k trung bình.
•
Vẽ đồ thị
Xác định bậc phản ứng:
•
Đơn vị của k.
•
Quan hệ giữa t1/2 và
t3/4.
2 2
2 2
1 1 1
2 ( )

1 1
2
( )
kt
a x a
kt
a x a
 
− =
 
−
 
⇒ = +
−
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
-
Trường hợp chung ta có:
-
Ta có
-
Lấy tích phân, ta có:
-
n≠1:
-
n = 1:
A B
.[ ]
n
v k A
=

[ ] ( ) .
( )
n n
n
dx dx
k A k a x k dt
dt a x
= = − ⇔ =
−
1 1
1
1/2
1
1 1 1
( 1) ( )
1 2 1
( 1)
n n
n
n
kt
n a x a
t
k n a
− −
−
−
 
− =
 

− −
 
 
−
⇒ =
 
−
 
1/2
0,693
ln
a
kt t
a x k
= ⇒ =
−
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
-
Phản ứng bậc 0:
-
Ta có:
A B
t0= 0
a
0
t=t
a-x
x
0
.[ ]v k A

=
1/2
2
dx
k x kt
dt
a
t
k
= ⇒ =
=
3/4
3
4
a
t
k
=
3/4 1/2
3 3
4 2
a
t t
k
⇒ = =
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
-
Để phản ứng xảy ra hoàn toàn: tại thời điểm này (t∞)
chất A hoàn toàn chuyển thành chất B, ta có;
1/2

1
2
∞
=
t t