Bài giảng hóa lý chương 3 động hóa học

1
CHƯƠNG 3
ĐỘNG HÓA HỌC
2
Nội dung
3.1. Một số khái niệm cơ bản
3.2. Định luật tác dụng khối lượng
3.3. Động học phản ứng đơn giản
3.4. Động học phản ứng Phức tạp
3.5. Phương pháp xác định tốc độ - bậc phản ứng
3.6. Ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ phản ứng
3.7. Thuyết nghiên cứu động học
3.8. Xúc tác
3
Định nghĩa
Được xác định bởi biến thiên của lượng chất
bất kỳ (chất tham gia hay sản phẩm) trong một
đơn vị thể tích và sau một đơn vị thời gian.
3.1. Một số khái niệm cơ bản
3.1.1. Tốc độ phản ứng
4
Biểu thức
3.1. Một số khái niệm cơ bản
3.1.1. Tốc độ phản ứng
dt
dN
V
1
W
i
⋅±=

Dấu ±
5

“+” nếu i là một trong các sản phẩm.

“–” nếu i là một trong các chất tham gia.
3.1. Khái niệm cơ bản
3.1.1. Tốc độ phản ứng
Dấu ±
6
Phản ứng diễn ra trong điều kiện V = const, thì:
V






±=
dt
dC
W
i
dt
dN
V
1
W
i
⋅±=

Chưa đề cập đến hệ số tỷ lệ
3.1. Khái niệm cơ bản
3.1.1. Tốc độ phản ứng
7
Khảo sát phản ứng:
N2 + 3H2 = 2NH3
dt
dC
2
1
dt
dC
3
1
dt
dC
W
3
22
NH
HN
⋅=⋅−=−=
3.1. Khái niệm cơ bản
3.1.1. Tốc độ phản ứng
8
Trong trường hợp tổng quát:
aA + bB = cC + dD
dt
dC
d

1
dt
dC
c
a
dt
dC
b
a
dt
dC
W
D
C
BA
⋅+=⋅+=⋅−=−=
3.1. Khái niệm cơ bản
3.1.1. Tốc độ phản ứng
9
Khảo sát phản ứng:
2A + B  2C + 3D
Biết tốc độ tạo thành chất C trong phản ứng là 1,0 mol.l-1.s-1.
1. Xác định tốc độ tạo thành D và mất đi của A, B?
Bài tập
3.1. Khái niệm cơ bản
3.1.1. Tốc độ phản ứng
10
Định nghĩa
Phương trình toán học mô tả quan hệ
giữa tốc độ với nồng độ (áp suất) của

phản ứng.
3.1. Khái niệm cơ bản
3.1.2. Phương trình động học
11
dt
dC
W
i
±=
dt
dN
V
1
W
i
⋅±=
Định nghĩa
W = f(x,y,z,…)
Biểu thức tính toán??????
W = f(Ci-Pi, T,…) = k.f(Ci)
3.1. Khái niệm cơ bản
3.1.2. Phương trình động học
12
Khảo sát phản ứng sau:
3.1. Khái niệm cơ bản
3.1.3. Cơ chế phản ứng
4Fe2+ + 4H+ + O2 = 4Fe3+ + 2H2O
13
Fe2+ + O2  Fe3+ + O2-
O2- + H+ 

Fe2+ +  Fe3+ +
+ H+  H2O2
H2O2 + Fe2+  Fe3+ + OH- +
Fe2+ +  Fe3+ + OH-
2OH- + 2H+  2H2O
−
2
HO
2
OH
•
−
2
HO
HO
•
HO
•
2
OH
•
3.1. Khái niệm cơ bản
3.1.3. Cơ chế phản ứng
Phản ứng đó trải qua các giai đoạn sau:
14

Tổng các giai đoạn mà ở đó diễn ra phản ứng hóa học được gọi là
cơ chế phản ứng hóa học, còn từng giai đoạn của phản ứng được
gọi là giai đoạn sơ cấp của phản ứng.


Các chất tham gia vào quá trình phản ứng hóa học được gọi là
các chất phản ứng.

Các chất được tạo ra trong quá trình chuyển hóa hóa học và
không bị tiếp tục biến đổi được gọi là các sản phẩm phản ứng.

Các chất được tạo ra trong một số giai đọan được gọi là các chất
trung gian.
3.1. Khái niệm cơ bản
3.1.3. Cơ chế phản ứng
15
Xác định
tốc độ phản ứng
Thực nghiệm
3.1.4. Phương pháp xác định tốc độ phản ứng
3.1. Khái niệm cơ bản
16
Phương pháp
hóa học
Phương
pháp hóa lý
Phương pháp
3.1.4. Phương pháp xác định tốc độ phản ứng
3.1. Khái niệm cơ bản
17
Xác định nồng độ của tác chất phản ứng (sản
phẩm) theo thời gian hoặc áp suất tổng của hệ khí.
Phương pháp hóa học
dt
dC

W
i
±=
3.1. Khái niệm cơ bản
3.1.4. Phương pháp xác định tốc độ phản ứng
18

Độ phóng xạ

Độ quay cực

Khả năng hấp thụ ánh sáng

Độ dẫn điện

Suất điện động của dung dịch
Phương pháp hóa lý
3.1. Khái niệm cơ bản
3.1.4. Phương pháp xác định tốc độ phản ứng
19
Đối với phản ứng đơn giản, tốc độ phản
ứng ở mỗi thời điểm tỷ lệ thuận với tích số
nồng độ của các chất tham gia phản ứng
(với số bậc xác định).
3.2.1. Định luật tác dụng khối lượng
3.2. Định luật tác dụng khối lượng
Nội dung
20
Theo định luật tác dụng khối lượng PTĐH sẽ được viết là:
Khảo sát phản ứng:

21
n
B
n
A
CkC=±=
dt
dC
W
i
3.2. Định luật tác dụng khối lượng
3.2.1. Định luật tác dụng khối lượng
aA + bB  sản phẩm
k
21
21
n
B
n
A
CkC=±=
dt
dC
W
i
Tóm lại
dt
dN
V
1

W
i
⋅±=
W = f(x,y,z,…) W = f(Ci-Pi, T,…) = k.f(Ci)
Định nghĩa
Biểu thức
Định luật tác
dụng khối lượng
dt
dC
W
i
±=
(aA + bB = cC + dD)
3.2. Định luật tác dụng khối lượng
3.2.1. Định luật tác dụng khối lượng
22

Phân tử số là số phân tử tham gia vào một phản ứng sơ cấp.

Người ta phân biệt phản ứng đơn phân tử, lưỡng phân tử và tam
phân tử.

Phản ứng đơn phân tử là phản ứng trong đó quá trình cơ bản của nó
là sự biến hóa của 1 phân tử.
3.2.2. Phân tử số phản ứng hoá học
3.2. Định luật tác dụng khối lượng
23
Mô hình phản ứng:
aA + bB  sản phẩm

Tốc độ phản ứng theo định luật tác dụng khối lượng:
21
n
B
n
A
A
.CkC
dt
dC
W
=−=
Bậc phản ứng:
n = n1 + n2
3.2.3. Bậc phản ứng
3.2. Định luật tác dụng khối lượng
24

Bậc phản ứng của một chất: chính là số mũ của
chất đó trong phương trình động học.

Bậc tổng của phản ứng: là tổng các bậc phản
ứng của các chất trong phương trình động học.
Định nghĩa
3.2. Định luật tác dụng khối lượng
3.2.3. Bậc phản ứng
Giá trị n PTĐH Bậc
0 Bậc không
1 Bậc nhất
2 Bậc hai

3 Bậc ba
25
k
dt
dC
W
=−=
kC
dt
dC
W
=−=
2
21
C.CkC
dt
dC
W k
==−=
3
2
2
121
kC.CkC.CkC
dt
dC
W
2
===−=
3.2.3. Bậc phản ứng

3.2. Định luật tác dụng khối lượng