Bài giảng động học xúc tác động hóa học

ĐỘNG HOÁ HỌC
DIỄN BIẾN,
TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG
CÁC PHƯƠNG
PHÁP NGHIÊN CỨU
CÁC YẾU TỐ
ẢNH HƯỞNG
ỨNG DỤNG
ĐỘNG HOÁ HỌC
HƯỚNG PƯ
HIỆU SUẤT
THỜI GIAN
KINH TẾ
DƯỢC
LÂM SÀNG
CôNG NGHỆ
BÀO CHẾ
CHIẾT XUẤT
DƯỢC LIỆU
TỔNG HỢP
HOÁ DƯỢC
DƯỢC ĐỘNG
HỌC
TẦN SUẤT
LIỀU DÙNG
DỰ ĐOÁN
TUỔI THỌ,
ỔN ĐỊNH
HOẠT CHẤT,
DẠNG BÀO
CHẾ

CÁC YẾU TỐ
ẢNH HƯỞNG ,
ỔN ĐỊNH
H.CHẤT,
XỬ LÍ
CHIẾT XUẤT
KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1.1. Định nghĩa:
Tốc độ phản ứng hoá học là biến thiên nồng độ của một chất đã cho
trong một đơn vị thờI gian
I. Tốc độ phản ứng
1.2. Biểu thức tính tốc độ phản ứng:
VớI phản ứng: A + B  X + Y
dt
dC

dt
dC

dt
dC
-
dt
dC
- v

dt
dCi

YXBA


v
Trường hợp chung: aA + bB  xX + yY
y.dt
dC

x.dt
dC

b.dt
dC
-
a.dt
dC
- v
YXBA

KHÁI NIỆM CƠ BẢN
Gulberg và Waage, thiết lập biểu thức liên hệ tốc độ và nồng độ
tạI nhiệt độ T= const
II. Định luật tác dụng khốI lượng




21
nn
B.Ak. v
Phương trình cơ bản của động hoá học.



   
21
nn
B.Ak.
dt
Ad
- v 
Phương trình tốc độ hay phương trình động học của phản ứng
k là hằng số tốc độ phản ứng, có giá trị bằng tốc độ phản ứng
khi nồng độ các chất phản ứng bằng đơn vị
KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1. Phân tử số:
Số phân tử tương tác đồng thờI để trực tiếp gây ra biến hoá hóa
học trong một phản ứng cơ bản
III. Phân loạI động học phản ứng
2. Bậc phản ứng:
n
1
, n
2
: Bậc riêng phần đốI vớI chất A, B




21
nn
B.Ak. v
N

2
O
5
 N
2
O
4
+ O
CH
3
COOC
2
H
5
+ H
2
O  CH
3
COOH + C
2
H
5
OH
2NO + O
2
 2NO
2
6FeCl
2
+ KClO

3
+ 6HCl  FeCl
3
+ KCl + 3H
2
O
n = n
1
+ n
2
: Bậc toàn phần của phản ứng
VớI phản ứng: aA + bB  xX + yY
n
1
= a, n
2
= b khi phản ứng là đơn giản
KHÁI NIỆM CƠ BẢN
3. So sánh bậc phản ứng và phân tử số
Bậc phản ứng Phân tử số
Giá trị Số nguyên, phân
số, số âm
Chỉ có số nguyên
dương
Giá trị
cao nhất
3 3
Áp dụng Chỉ xác định được
bằng thực nghiệm
Chỉ áp dụng cho

phản ứng cơ bản
KHÁI NIỆM CƠ BẢN






321
nnn
C.B.Ak. v
VớI phản ứng: aA + bB + cC  xX + yY ….
4. Phản ứng bậc giả
Nếu [B], [C] >> [A] thì [B]  [B]
o
; [C]  [C]
o




32
n
0
n
0
C.Bk. k' 


1

n
Ak'. v

Phương trình động học đơn giản hơn, chỉ phụ thuộc
vào nồng độ của một chất A, dễ dàng cho việc nghiên cứu
động học của phản ứng
KHÁI NIỆM CƠ BẢN
5. Một số điểm chú ý
 Có hai loạI phương trình hoá học: Phương trình tỷ lượng và
phương trình động học
H
2
+ I
2
 2HI
H
2
+ Br
2
 2HBr
][
][
"1
]][['][
2
1
]].[.[
][
2
1

2
2/1
22
2
221
Br
HBr
k
BrHk
dt
HBrd
v
IHk
dt
HId
v



 k là hằng số ở một nhiệt độ nhất định. Tuy nhiên nếu biểu diễn
tốc độ phản ứng qua các chất cụ thể khác nhau k có thể nhận
các giá trị khác nhau
ĐỘNG HỌC P.Ư ĐƠN GIẢN
Phản ứng đơn giản
 Phản ứng bậc nhất
Phản ứng một chiều, một giai đoạn duy nhất,
trực tiếp từ chất đầu đến chất cuối
Các phản ứng đơn giản
 Phản ứng bậc hai
 Phản ứng bậc ba

 Phản ứng bậc không
ĐỘNG HỌC P.Ư ĐƠN GIẢN
1. Sơ đồ phản ứng: A  sp
I. Phản ứng bậc nhất
2. Qui luật động học
kt
C
C
ln
x-a
a
ln
0

t
N
2
O
5
N
2
O
4
O
2
C
12
H
22
O

11
H
2
O
C
6
H
12
O
6
CH
3
COOC
2
H
5
CH
3
COOH
C
2
H
5
OH
H
+
2
2
+
+

H
+
+
H
2
O
C
6
H
12
O
6
+
Saccarose
Glucose Fructose
+


 
Ak.
dt
Ad
- v 

C
C
ln
t
1
k

0
t

ĐỘNG HỌC P.Ư ĐƠN GIẢN
C
A
lnC
A
C
0
A
C
sản phẩm
tg=-k 
C
A
0 t 0
t
Tương quan nồng độ chất phản ứng và thờI gian
ĐỘNG HỌC P.Ư ĐƠN GIẢN
3. Thứ nguyên của hằng số tốc độ phản ứng
4. ThờI gian bán huỷ
k
2ln
t
1/2


C
C

ln
t
1
k
0
t

[k] = [thờI gian]
–1
(giây
–1
, phút
–1
, giờ
-1
….)
9
10
ln
k
1
t
0,1

10ln
k
1
t
0,9


ĐỘNG HỌC P.Ư ĐƠN GIẢN
a
' "
C
2
a
4
a
a
8
t
1
2
t
1
2
t
1
2
t
 ThờI gian bán huỷ không phụ thuộc
vào nồng độ ban đầu của chất phản ứng
k
2ln
t
1/2

ĐỘNG HỌC P.Ư ĐƠN GIẢN
1. Sơ đồ phản ứng
II. Phản ứng bậc 2

2. Qui luật động học
kt
C
1

C
1

a
1

x-a
1
0

t


 
2
Ak.
dt
Ad
- v 

C
1

C
1

t
1
k
0









t
CH
3
COOC
2
H
5
+ NaOH  CH
3
COONa + C
2
H
5
OH
2.1. Trường hợp [A]
0

= [B]
0
A + B  sp
hoặc 2A  sp
ĐỘNG HỌC P.Ư ĐƠN GIẢN
Tương quan nồng độ chất phản ứng và thờI gian
C
0
T
ĐỘNG HỌC P.Ư ĐƠN GIẢN
Thứ nguyên của hằng số tốc độ phản ứng
ThờI gian bán huỷ
a.k
1
t
1/2


C
1

C
1

t
1
k
0










t
[k] = [nồng độ]
-1
. [thờI gian]
–1
( lit.mol
-1
.giây
–1
, lit.mol
-1
phút
–1
….)
9.a.k
1
t
0,1

a.k
9
t
0,9


ĐỘNG HỌC P.Ư ĐƠN GIẢN
 ThờI gian bán huỷ phụ thuộc vào
nồng độ ban đầu của chất phản ứng
a.k
1
t
1/2

a
C
2
a
4
a
a
8
t
1
2
t
'
t
1
2
"
t
1
2
ĐỘNG HỌC P.Ư ĐƠN GIẢN

2.2. Trường hợp [A]
0
‡ [B]
0
kt
x- b
x-a

a
b
ln
b-a
1









  
B.Ak.
dt
Ad
- v 
x)- a(b
x)-b(a
ln

b)-(a
1
t
1
k 
Thứ nguyên của hằng số tốc độ phản ứng
[k] = [nồng độ]
-1
. [thờI gian]
–1
( lit.mol
-1
.giây
–1
, lit.mol
-1
phút
–1
….)
ĐỘNG HỌC P.Ư ĐƠN GIẢN
4. ThờI gian bán huỷ
a) - (2b
b
ln
b)-(a
1
k
1
)A(t
1/2


a
b)- (2a
ln
b)-(a
1
k
1
)B(t
1/2

a)-(10b
9b
ln
b)-(a
1
k
1
)A(t
0,1

9.a
b)-(10a
ln
b)-(a
1
k
1
)B(t
0,1


ĐỘNG HỌC P.Ư ĐƠN GIẢN
III. Phản ứng bậc 0
Qui luật động học


 
k Ak.
dt
Ad
- v
0

kt C - C
t0

Vpư
k
t
[A]
C
0
t
ĐỘNG HỌC P.Ư ĐƠN GIẢN
1. Sự mất màu của các chất có nhiều dây nốI lưu huỳnh
Các trường hợp phản ứng bậc không
2. Sự phân huỷ của các hợp chất ở dạng hỗn dịch
3. Sự thuỷ phân của các ester tan hạn chế trong nước
Lớp ester
Lớp dd

Nguồn dự trữ
không tan
TÓM TẮT ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐƠN GIẢN
P.P XÁC ĐỊNH TỐC ĐỘ PƯ, BẬC VÀ
HẰNG SỐ TỐC ĐỘ CỦA PHẢN ỨNG
XÁC ĐỊNH TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG
PP xác định biến thiên nồng độ chất phản ứng
Xác định biến thiên nồng độ bằng phương pháp hoá học
Xác định biến thiên nồng độ qua theo dõi biến thiên các
đạI lượng vật lý
Xác định biến thiên nồng độ bằng phương pháp sắc ký
XÁC ĐỊNH TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG


dt
Ad
- v 
Dựa trên biểu thức:
Dựa trên biểu thức:






321
nnn
C.B.Ak. v
Xác định k, n
i

Tiếp tuyến tạI điểm t của
đường biểu diễn [A] theo t
[A
]
Thời gianT
Xác định [A] tạI các thờI điểm: định
lượng trực tiếp hoặc gián tiếp xác
định các cặp giá trị [A] - thờI gian