Khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ NaOH và thời gian đến quá trình thu hồi SiO2 từ tro trấu

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN..........................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN...............................................................................................................ii
MỤC LỤC.....................................................................................................................1
DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT....................................................................4
A. MỞ ĐẦU..................................................................................................................5
I. Lý do chọn đề tài:......................................................................................................8
I. Lý do chọn đề tài:......................................................................................................8
II. Mục tiêu nghiên cứu.................................................................................................9
II. Mục tiêu nghiên cứu.................................................................................................9
III. Nhiệm vụ nghiên cứu ............................................................................................9
III. Nhiệm vụ nghiên cứu ............................................................................................9
IV. Đối tượng nghiên cứu.............................................................................................9
IV. Đối tượng nghiên cứu.............................................................................................9
V. Phương pháp nghiên cứu .........................................................................................9
V. Phương pháp nghiên cứu .........................................................................................9
VI. Lịch sử nghiên cứu...............................................................................................10
VI. Lịch sử nghiên cứu...............................................................................................10
1.1. Sơ lược về silic đioxit.........................................................................................11
1.1. Sơ lược về silic đioxit.........................................................................................11
1.1.1. Đặc điểm cấu tạo và tính chất của silic đioxit:.................................................11
1.1.1. Đặc điểm cấu tạo và tính chất của silic đioxit:.................................................11
1.1.2. Điều chế và ứng dụng......................................................................................12
1
1.1.2. Điều chế và ứng dụng......................................................................................12
1.2. Quá trình tách SiO2 từ tro trấu:............................................................................13
1.2. Quá trình tách SiO2 từ tro trấu:............................................................................13
1.3. Tốc độ phản ứng hóa học. Ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau đến tốc độ của
các phản ứng hóa học. ................................................................................................13
1.3. Tốc độ phản ứng hóa học. Ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau đến tốc độ của
các phản ứng hóa học. ................................................................................................13

1.3.1. Định nghĩa tốc độ phản ứng hóa học...............................................................13
1.3.1. Định nghĩa tốc độ phản ứng hóa học...............................................................13
1.3.2. Ảnh hưởng của các yếu tố đến tốc độ phản ứng hóa học.................................14
1.3.2. Ảnh hưởng của các yếu tố đến tốc độ phản ứng hóa học.................................14
1.4. Phương pháp nghiên cứu.....................................................................................17
1.4. Phương pháp nghiên cứu.....................................................................................17
2.1. Hóa chất, dụng cụ và máy móc...........................................................................20
2.1. Hóa chất, dụng cụ và máy móc...........................................................................20
2.1.1. Hóa chất............................................................................................................20
2.1.1. Hóa chất............................................................................................................20
2.1.2. Dụng cụ.............................................................................................................20
2.1.2. Dụng cụ.............................................................................................................20
2.1.3. Máy móc............................................................................................................20
2.1.3. Máy móc............................................................................................................20
2.2. Thực nghiệm........................................................................................................20
2.2. Thực nghiệm........................................................................................................20
2.2.1. Cách pha chế hóa chất.......................................................................................20
2
2.2.1. Cách pha chế hóa chất.......................................................................................20
2.2.2. Phân tích thành phần tro trấu.............................................................................25
2.2.2. Phân tích thành phần tro trấu.............................................................................25
2.3. Quy trình thu hồi SiO2 từ tro trấu và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng.................26
2.3. Quy trình thu hồi SiO2 từ tro trấu và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng.................26
2.3.1. Quy trình thu hồi SiO2 .....................................................................................26
2.3.1. Quy trình thu hồi SiO2 .....................................................................................26
Vỏ trấu sau khi lấy từ nhà máy xay xát về, đem rửa sạch hết các tạp chất, sau đó đem
phơi nắng cho thật khô................................................................................................26
Vỏ trấu sau khi lấy từ nhà máy xay xát về, đem rửa sạch hết các tạp chất, sau đó đem
phơi nắng cho thật khô................................................................................................26
Cho 20 gam tro trấu vào cốc thủy tinh 500 ml, sau đó cho vào đó 250 ml dung dịch

NaOH (nồng độ là nồng độ mà ta khảo sát biến thiên từ 0,5M đến 6,0M). ...............26
Cho 20 gam tro trấu vào cốc thủy tinh 500 ml, sau đó cho vào đó 250 ml dung dịch
NaOH (nồng độ là nồng độ mà ta khảo sát biến thiên từ 0,5M đến 6,0M). ...............26
Đặt cốc thủy tinh gồm tro trấu với dung dịch NaOH này vào bể điều nhiệt đun ở nhiệt
độ là 100oC và thời gian đun là thời gian cần khảo sát (biến thiên từ 2h đến 5h)......26
Đặt cốc thủy tinh gồm tro trấu với dung dịch NaOH này vào bể điều nhiệt đun ở nhiệt
độ là 100oC và thời gian đun là thời gian cần khảo sát (biến thiên từ 2h đến 5h)......26
Sau quá trình đun cách thủy hoàn toàn ta tiến hành lọc dung dịch này (ta gọi là dung
dịch 1) để loại bỏ chất bẩn và tro trấu còn dư, thu được dung dịch 2. Nếu dung dịch 2
bị đục hoặc ngả vàng ta cho than hoạt tính vào dung dịch 2 để hấp thụ các chất bẩn
chảy qua giấy lọc, thu được dung dịch 3. Giai đoạn này quyết định sự tinh sạch của
SiO2 thu được.............................................................................................................26
Sau quá trình đun cách thủy hoàn toàn ta tiến hành lọc dung dịch này (ta gọi là dung
dịch 1) để loại bỏ chất bẩn và tro trấu còn dư, thu được dung dịch 2. Nếu dung dịch 2
3
bị đục hoặc ngả vàng ta cho than hoạt tính vào dung dịch 2 để hấp thụ các chất bẩn
chảy qua giấy lọc, thu được dung dịch 3. Giai đoạn này quyết định sự tinh sạch của
SiO2 thu được.............................................................................................................26
Lọc dung dịch 3 ta thu được dung dịch 4. Ta cho dung dịch HCl 2M với lượng phù
hợp vào dung dịch 4 cho đến môi trường axit (thử bằng giấy pH). Hỗn hợp bây giờ ở
dạng Gel, Gel thu được đem rửa sạch bằng nước cất nhiều lần đến môi trường trung
tính (thử bằng giấy pH) để loại bỏ các chất bẩn và ion Cl−........................................26
Lọc dung dịch 3 ta thu được dung dịch 4. Ta cho dung dịch HCl 2M với lượng phù
hợp vào dung dịch 4 cho đến môi trường axit (thử bằng giấy pH). Hỗn hợp bây giờ ở
dạng Gel, Gel thu được đem rửa sạch bằng nước cất nhiều lần đến môi trường trung
tính (thử bằng giấy pH) để loại bỏ các chất bẩn và ion Cl−........................................26
Sau đó ta tiến hành đem Gel đi sấy tự nhiên và sấy ở 1000C trong thời gian 24 giờ,
tiếp theo đem nung ở 5500C trong thời gian 2 giờ.....................................................27
Sau đó ta tiến hành đem Gel đi sấy tự nhiên và sấy ở 1000C trong thời gian 24 giờ,
tiếp theo đem nung ở 5500C trong thời gian 2 giờ.....................................................27

Cuối cùng, đem sản phẩm thu được cân bằng cân phân tích, tính hiệu suất chiết theo
công thức:....................................................................................................................27
Cuối cùng, đem sản phẩm thu được cân bằng cân phân tích, tính hiệu suất chiết theo
công thức:....................................................................................................................27
(2.8)............................................................................................27
(2.8)............................................................................................27
Trong đó:.....................................................................................................................27
Trong đó:.....................................................................................................................27
m : là khối lượng SiO2 thu được................................................................................27
m : là khối lượng SiO2 thu được................................................................................27
mo : là khối lượng SiO2 tính theo lý thuyết. .............................................................28
4
mo : là khối lượng SiO2 tính theo lý thuyết. .............................................................28
2.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ NaOH và thời gian đến quá trình thu hồi
SiO2 từ tro trấu............................................................................................................28
2.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ NaOH và thời gian đến quá trình thu hồi
SiO2 từ tro trấu............................................................................................................28
3.1. Đặc trưng tính chất của sản phẩm: .....................................................................29
3.1. Đặc trưng tính chất của sản phẩm: .....................................................................29
3.1.1. Phân tích nhiệt vi sai:.......................................................................................29
3.1.1. Phân tích nhiệt vi sai:.......................................................................................29
3.1.2. Phân tích thành phần tro trấu.............................................................................30
3.1.2. Phân tích thành phần tro trấu.............................................................................30
3.1.3. Phương pháp nhiễu xạ tia X ............................................................................31
3.1.3. Phương pháp nhiễu xạ tia X ............................................................................31
3.2. Kết quả và thảo luận ảnh hưởng của nồng độ NaOH dến quá trình tổng hợp
SiO2 từ tro trấu............................................................................................................32
3.2. Kết quả và thảo luận ảnh hưởng của nồng độ NaOH dến quá trình tổng hợp
SiO2 từ tro trấu............................................................................................................32
3.3. Kết quả và thảo luận ảnh hưởng của thời gian đun đến quá trình thu hồi SiO2 từ

tro trấu.........................................................................................................................33
3.3. Kết quả và thảo luận ảnh hưởng của thời gian đun đến quá trình thu hồi SiO2 từ
tro trấu.........................................................................................................................33
3.4. Đưa ra các điều kiện tối ưu ................................................................................34
3.4. Đưa ra các điều kiện tối ưu ................................................................................34
I. Kết luận chung ........................................................................................................35
I. Kết luận chung ........................................................................................................35
5
II. Ý kiến đề xuất.........................................................................................................36
II. Ý kiến đề xuất.........................................................................................................36
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................34
6
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
IR: Phổ hồng ngoại.
XRD: X – ray diffration (nhiễu xạ tia X).
TG – DSC: Phương pháp phân tích nhiệt vi sai.
CCK: Các chất khác.
MQTB: Mao quản trung bình.
TEOS:Tetraethyl Orthosilicate.
MCM: Mobil Cooporation Master.
MCM-41: Họ vật liệu mao quản trung bình có cấu trúc lục lăng.
MCM-48: Họ vật liệu mao quản trung bình có cấu trúc lập phuơng.
MCM-50: Họ vật liệu mao quản trung bình có cấu trúc lớp.
SBA-15: Santa Barbara Acid – 15.
SBA-16: Santa Barbara Acid – 16.
7
A. MỞ ĐẦU
I. Lý do chọn đề tài:
Nước ta với ngành nghề truyền thống là chuyên canh cây lúa nước, sản lượng
xuất khẩu gạo hàng năm đứng thứ 2 trên thế giới. Chỉ tính riêng trong tỉnh Đồng

Tháp, sản lượng lúa ước khoảng 2.544.392 tấn/năm [7]. Như vậy, hàng năm lượng
trấu và tro trấu thải ra môi trường là rất lớn. Cần có phương án sử dụng hợp lí và hiệu
quả, tránh lãng phí và ô nhiễm môi trường.
Trong khi đó, nước ta đang trên đà phát triển, các ngành công nghiệp đang rất
cần một lượng lớn phụ gia xi măng hoặc phụ gia cho quá trình lưu hóa cao su, mà
thành phần chính là SiO
2
có tính chất giống như SiO
2
được thu hồi từ tro trấu để làm
tăng độ đàn hồi và độ bền. Mà giá thành nhập khẩu lại cao nên rất cần tìm nguồn
nguyên liệu trong nước.
Bên cạnh đó, nguồn nước đang ngày càng ô nhiễm, các mạch nước ngầm cũng
như nước mặt đều có các kim loại và các hợp chất hữu cơ vượt quá mức cho phép rất
nhiều lần. Để an toàn cho sức khỏe con người, dùng SiO
2
để chế tạo các thiết bị lọc
nước và hấp phụ các kim loại đang là vấn đề cấp bách và thiết thực.
Ngoài ra, Silic đioxit (SiO
2
) tổng hợp từ tro trấu có thể ứng dụng vào nhiều lĩnh
vực như: hút ẩm, làm chất phụ gia xi măng, cao su, chế tạo thiết bị lọc nước, thủy
tinh, chất bán dẫn, làm nguyên liệu thay thế TEOS để tổng hợp vật liệu xúc tác mao
quản trung bình như MCM-41, MCM-48, SBA-15, SBA-16. Theo [8] thì sử dụng
nguồn SiO
2
thu hồi từ trấu trong quá trình tổng hợp vật liệu MCM - 41, SBA - 16, Sn
- SBA - 16, có chất lượng không kém gì so với khi sử dụng nguồn TEOS. Điều đáng
nói ở đây là nguồn SiO
2

tổng hợp từ trấu vừa rẻ tiền, dễ bảo quản và phù hợp với
điều kiện kinh tế ở địa phương. SiO
2
còn đuợc sử dụng để hấp phụ và thu hồi các kim
lọai nặng trong môi trường nuớc [12], khả năng hấp phụ của SiO
2
là khá tốt.
8
Điều đặc biệt của SiO
2
thu hồi từ tro trấu là khả năng phục hồi và tái sinh cao,
giá thành rẻ. Với nhiều ứng dụng như thế nên việc nghiên cứu thu hồi SiO
2
có nhiều
ý nghĩa thực tế.
Tuy nhiên, hiện nay chưa có công trình nào nghiên cứu quá trình thu hồi SiO
2
từ
trấu một cách chi tiết và cụ thể. Vì thế, cần có những phương pháp và quy trình cụ
thể để đưa ra các điều kiện tối ưu để việc thu hồi đạt hiệu suất cao, hiệu quả kinh tế
nhất.
Từ nhu cầu thực tế đó chúng tôi quyết định chọn đề tài “Khảo sát sự ảnh hưởng
của nồng độ NaOH và thời gian đến quá trình thu hồi SiO
2
từ tro trấu” nhằm tìm ra
điều kiện tối ưu cho quá trình thu hồi SiO
2
đạt hiệu quả kinh tế cao, đáp ứng được
nhu cầu sản xuất nghiên cứu….
II. Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ NaOH và thời gian đến quá trình thu hồi
SiO
2
từ tro trấu.
Đưa ra những điều kiện tối ưu cho quá trình thu hồi SiO
2
từ tro trấu.
III. Nhiệm vụ nghiên cứu
Nghiên cứu cách thực hiện phương pháp tách, chiết hóa học.
Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ NaOH và thời gian đến quá trình thu hồi
SiO
2
từ tro trấu.
Phân tích thành phần tro trấu, khảo sát nhiệt độ nung.
IV. Đối tượng nghiên cứu
Ảnh hưởng của nồng độ NaOH và thời gian đến quá trình thu hồi SiO
2
từ tro
trấu.
V. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp lí thuyết: Thu thập và nghiên cứu tài liệu, định hướng các bước
thực hiện, kế thừa và vận dụng các phương pháp đã công bố.
9
Phương pháp thực nghiệm: Tiến hành thu hồi SiO
2
, khảo sát các yếu tố ảnh
hưởng như nồng độ NaOH và thời gian và tìm ra điều kiện tối ưu.
Phương pháp phân tích, đánh giá các kết quả thu được thông qua các phương
pháp phân tích hóa lí đặc trưng vật liệu như phân tích thành phần của trấu, tro trấu,
phân tích nhiệt, nhiễu xạ tia X.

Thống kê và xử lý kết quả thu được.
VI. Lịch sử nghiên cứu
Các nghiên cứu về thu hồi SiO
2
từ tro trấu chỉ có ở Việt Nam. Tuy nhiên, các
nghiên cứu này mới ở mức độ thử nghiệm, chưa khảo sát kĩ và chưa có quy trình cụ
thể.
1. Các tác giả Phạm Đình Dũ, Võ Thị Thanh Châu, Đinh Quang Khiếu, Trần
Thái Hòa [1] đã sử dụng nguồn trấu sẵn có làm nguồn thay thế TEOS rất đắt tiền và
khó bảo quản để tổng hợp MCM - 41 và chức năng toả bề mặt của vật liệu này. Diện
tích bề mặt của MCM - 41 tổng hợp từ trấu không thua kém gì so với MCM - 41 tổng
hợp từ TEOS. Khả năng hấp phụ của vật liệu này khá tốt, có thể sử dụng để phân huỷ
các chất hữu cơ độc hại trong môi trường nuớc như phenol, phenol đỏ, metylen xanh.
Nhóm tác giả này đã sử dụng hai phương pháp khác nhau để tổng hợp SiO
2
từ trấu.
Đó là chiết xuất trực tiếp từ trấu và thu hồi từ tro trong môi trường NaOH. Tuy nhiên,
đây cũng chỉ là những nghiên cứu bước đầu về tổng hợp SiO
2
từ trấu, chưa đưa ra
quy trình cụ thể và chưa tìm ra điều kiện tối ưu.
2. Các tác giả Hồ Sỹ Thắng, Nguyễn Thị Ái Nhung, Đinh Quang Khiếu, Trần
Thái Hoà, Nguyễn Hữu Phú [8] cũng đã sử dụng trấu để tổng hợp vật liệu xúc tác
mao quản trung bình SBA - 16 và Sn - SBA - 16 diện tích bề mặt > 800 (m
2
/g). Hệ
vật liệu này dùng để tổng hợp các chất hữu cơ thế clo trong clo benzene bằng benzen,
toluene, xylen,…Hấp phụ và xúc tác để phân huỷ phenol, cloram phenicol trong môi
trường nước.
10

B. NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ THUYẾT
1.1. Sơ lược về silic đioxit.
1.1.1. Đặc điểm cấu tạo và tính chất của silic đioxit:
1.1.1.1. Cấu tạo:
Silic đioxit không tồn tại dưới dạng phân tử riêng lẻ mà tồn tại dưới dạng tinh
thể, nghĩa là dưới dạng một phân tử khổng lồ.
Ở điều kiện thường nó có dạng tinh thể là thạch anh, triđimit và cristtobalit. Mỗi
dạng đa hình này lại có hai dạng: dạng
α
bền ở nhiệt độ thấp, dạng
β
bền ở nhiệt
độ cao.
Tất cả những dạng tinh thể này đều bao gồm những nhóm tứ diện SiO
4
nối với
nhau qua những nguyên tử O chung. Trong tứ diện SiO
4
, nguyên tử Si nằm ở trung
tâm của tứ diện liên kết hóa trị với bốn nguyên tử O nằm ở các đỉnh của tứ diện. Như
vậy mỗi nguyên tử O liên kết với hai nguyên tử Si ở hai tứ diện khác nhau và tính
trung bình cứ trên mặt nguyên tử Si có hai nguyên tử O và công thức kinh nghiệm
của silic đioxit là SiO
2
.
Ba dạng đa hình của silic đioxit có cách sắp xếp khác nhau của nhóm tứ diện
SiO
4
ở trong tinh thể: Trong thạch anh, những nhóm tứ diện được sắp xếp sao cho các

nguyên tử Si nằm trên đường xoắn ốc. Tùy theo chiều của đường xoắn ốc mà ta có
thạch anh quay trái hay quay phải. Trong triđimit, các nguyên tử Si chiếm vị trí của
các nguyên tử S và Zn trong mạng lưới vuazit. Trong cristobalit, các nguyên tử Si
chiếm vị trí của các nguyên tử S và Zn trong mạng lưới sphelarit.
Ngoài ba dạng trên, trong tự nhiên còn có một số dạng khác nữa của silic đioxit
có cấu trúc vi tinh thể. Mã não là chất rắn, trong suốt, gồm có những vùng có màu sắc
khác nhau và rất cứng. Opan là một loại đá quý không có cấu trúc tinh thể. Nó gồm
những hạt cầu SiO
2
liên kết với nhau tạo nên những lỗ trống chứa không khí, nước
11
hay hơi nước. Opan có các màu sắc khác nhau như vàng, nâu, đỏ, lục và đen do có
chứa các tạp chất.
Gần đây người ta chế tạo được hai dạng tinh thể mới của silic đioxit nặng hơn
thạch anh là coesit (được tạo nên ở áp suất 35000 atm và nhiệt độ 250
0
C) và stishovit
(được tạo nên ở áp suất 120.000 atm và nhiệt độ 1300
0
C) [6].
Silic đioxit đã nóng chảy hoặc khi đun nóng bất kì dạng nào khi để nguội chậm
đến nhiệt độ hóa mềm, ta đều thu được một vật liệu vô định hình giống như thủy
tinh. Khác với dạng tinh thể, chất giống thủy tinh có tính đẳng hướng và không nóng
chảy ở nhiệt độ không đổi mà hóa mềm ở nhiệt độ thấp hơn nhiều so với khi nóng
chảy ra. Bằng phương pháp Rơnghen người ta xác định được rằng trong trạng thái
thủy tinh, mỗi nguyên tử vẫn được bao quanh bởi những nguyên tử khác giống như
trong trạng thái tinh thể nhưng những nguyên tử đó sắp xếp một cách hỗn loạn hơn.
1.1.1.2. Tính chất:
Silic đioxit rất trơ về mặt hóa học. Nó không tác dụng với oxi, clo, brom và axit
ngay cả khi đun nóng.

Ở điều kiện thường, nó chỉ tác dụng với F
2
và HF :
SiO
2
+ 2F
2

→
SiF
4
+ O
2
SiO
2
+ 4HF
→
SiF
4
+ 2H
2
O
Ngoài ra, nó còn tan trong kiềm và cacbonat kim loại kiềm nóng chảy:
SiO
2
+ 2NaOH
→
Na
2
SiO

3
+ H
2
O
SiO
2
+ Na
2
CO
3

→
Na
2
SiO
3
+ CO
2
1.1.2. Điều chế và ứng dụng
1.1.2.1. Điều chế
Trong phòng thí nghiệm, SiO
2
vô định hình ở dạng bột trắng có thể điều chế
bằng cách nung nóng kết tủa của axit silixic.
1.1.2.2. Ứng dụng
12
Trong xây dựng: dùng làm chất phụ gia xi măng, gạch chịu lửa và ngói, ...
Trong đời sống: dùng làm chất hút ẩm, chế tạo thiết bị lọc nước, đồ dùng bằng
thủy tinh, chất bán dẫn,...
Ngày nay, Silic đioxit còn được dùng làm nguyên liệu để sản xuất vật liệu xúc

tác mao quản trung bình như: MCM-41, MCM-48, SBA-15, SBA-16...
1.2. Quá trình tách SiO
2
từ tro trấu:
Mặc dù oxit silic chiếm một lượng khá lớn trong vỏ trấu nhưng chúng tôi chưa
tìm được tài liệu nào công bố về dạng tồn tại của oxit silic trong vỏ trấu. Theo sự
hiểu biết của chúng tôi, rất có thể oxit silic tồn tại một dạng cơ kim nào đó như một
dạng “alkoxit tự nhiên”. Khi được chiết trong dung dịch kiềm nó bị thuỷ phân và tạo
thành muối natri silicat. Khi axit hóa dung dịch thu được bằng HCl thì xảy ra phản
ứng:
Na
2
SiO
3
+ 2HCl = 2NaCl + H
2
SiO
3
H
2
SiO
3
trong dung dịch tự trùng hợp theo phản ứng sau:
nH
2
SiO
3
= (SiO
2
)

n
+ nH
2
O
Trong dung dịch, các mầm hạt (SiO
2
)
n
lớn dần lên và phát triển thành các hạt sol
liên kết với nhau tạo thành gel. Gel thu được đem rửa sạch để loại bỏ các chất bẩn,
sau đó sấy và nung ta sẽ thu được SiO
2
. Rõ ràng hiệu suất chiết SiO
2
từ tro trấu phụ
thuộc chủ yếu vào giai đoạn các “alkoxit oxit silic” này thuỷ phân trong môi trường
kiềm.
1.3. Tốc độ phản ứng hóa học. Ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau đến tốc độ
của các phản ứng hóa học.
1.3.1. Định nghĩa tốc độ phản ứng hóa học
Tốc độ phản ứng hóa học được đo bằng độ biến thiên nồng độ các chất phản
ứng (hay sản phẩm phản ứng) trong một đơn vị thời gian.
v =
t
C
∆
∆
±
(1.1)
13

Trong đó:
v : Tốc độ phản ứng, đơn vị: mol/l.s
C
∆
: Biến thiên nồng độ trong khoảng thời gian
t
∆
, đơn vị: mol/l

t
∆
: Biến thiên thời gian, đơn vị: s
Tốc độ phản ứng tính theo công thức trên là tốc độ trung bình, tốc độ trung bình
này sẽ tiến tới tốc độ tức thời khi
t
∆
tiến tới 0 và được tính theo công thức:
dC
v
dt
= ±
(1.2)
Trong tất cả các hệ thức trên nồng độ được biểu diễn bằng mol/lít.
1.3.2. Ảnh hưởng của các yếu tố đến tốc độ phản ứng hóa học
1.3.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ
Thoạt đầu, xuất phát từ quan điểm cho rằng muốn cho phản ứng hóa học xảy ra
thì các phân tử của các chất phản ứng phải va chạm với nhau. Số va chạm càng lớn
thì tốc độ phản ứng càng lớn. Mặt khác, số phân tử của các chất lại tỉ lệ với nồng độ
của nó trong hệ phản ứng. Do đó người ta đi đến kết luận rằng:
Tốc độ của phản ứng hóa học tỉ lệ với tích số nồng độ của các chất tham gia

phản ứng với các lũy thừa tương ứng là các hệ số phân tử trong phương trình phản
ứng. Đối với phản ứng:
aA + bB
→
cC + dD
Tốc độ phản ứng được biểu diễn bằng:
v = k
[ ] [ ]
ba
BA
(1.3)
Trong đó:
K : Hằng số tốc độ phản ứng, k phụ thuộc vào bản chất của các
chất tham gia phản ứng và nhiệt độ.
[A], [B]: Tương ứng với nồng độ của chất A và chất B, đơn vị: mol/l
14
a, b : là các hệ số tỉ lượng hay phân tử số.
Kết luận này được gọi là định luật tác dụng khối lượng, do Gulberg và Waage
đưa ra vào các năm 1864 và 1867 [tr.122, 2].
Cần nhấn mạnh rằng những nghiên cứu thực nghiệm rộng rãi cho thấy chỉ một
số rất ít phản ứng tuân theo định luật tác dụng khối lượng.
Trong động hóa học, để phân biệt các phản ứng người ta dùng một đại lượng
gọi là bậc phản ứng. Bậc phản ứng là tổng các số mũ của các thừa số nồng độ trong
phương trình tốc độ phản ứng. Ví dụ, trong phản ứng tổng quát ở trên, bậc phản ứng
sẽ là (a + b). Như vậy, nếu định luật tác dụng khối lượng được tuân thủ nghiêm ngặt
thì bậc của một phản ứng đã cho nào đó luôn luôn bằng tổng các hệ số phân tử của
các chất tham gia phản ứng trong phương trình phản ứng.
Phản ứng:
H
2

+ I
2
= 2HI
Tốc độ của phản ứng trên được biểu diễn bằng phương trình:
v = k[H
2
][I
2
] (1.4)
Vậy bậc phản ứng là 1 + 1 = 2.
Tuy nhiên, có rất nhiều phản ứng không tuân theo định luật tác dụng khối
lượng, bậc của chúng không bằng tổng các hệ số phân tử trong phương trình phản
ứng. Bậc phản ứng của chúng có thể là một số nguyên, một phân số hay có khi là
không xác định.
Phản ứng:
S
2
O
8
2-
+ 2I
-

→
2SO
4
2-
+ I
2
v = k[S

2
O
8
2-
][I
-
] (1.5)
Phản ứng:
CO + Cl
2

→
COCl
2
v = k[CO][Cl
2
]
3/2
(1.6)
Bậc phản ứng là một đại lượng thực nghiệm. Trong trường hợp tổng quát đối
với phản ứng:
15