NGHIÊN cứu ĐỘNG học PHẢN ỨNG THỦY PHÂN ANHYDRID ACETIC và ANHYDRID PROPIONIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP đo độ dẫn điện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

------------

NGUYỄN THỊ LAN

NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC PHẢN ỨNG THỦY
PHÂN ANHYDRID ACETIC VÀ ANHYDRID
PROPIONIC BẰNG PHƢƠNG PHÁP
ĐO ĐỘ DẪN ĐIỆN
LUẬN VĂN ĐẠI HỌC
Chuyên Ngành: CỬ NHÂN HÓA HỌC

CẦN THƠ − 2011


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
------------

NGUYỄN THỊ LAN

NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC PHẢN ỨNG THỦY
PHÂN ANHYDRID ACETIC VÀ ANHYDRID
PROPIONIC BẰNG PHƢƠNG PHÁP
ĐO ĐỘ DẪN ĐIỆN
LUẬN VĂN ĐẠI HỌC
Chuyên Ngành: CỬ NHÂN HÓA HỌC
HƢỚNG DẪN KHOA HỌC

Th.S. VÕ HỒNG THÁI

CẦN THƠ − 2011


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Luận văn Tốt nghiệp với đề tài:
“NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC PHẢN ỨNG THỦY PHÂN ANHYDRID
ACETIC VÀ ANHYDRID PROPIONIC BẰNG PHƢƠNG PHÁP ĐO ĐỘ DẪN
ĐIỆN”.
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THỊ LAN
Chuyên ngành:

CỬ NHÂN HÓA HỌC

Kính chuyển lên Hội đồng chấm Luận văn Tốt nghiệp.

Cần Thơ, ngày…. tháng…. năm 2011
Cán bộ hƣớng dẫn


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Hội đồng chấm Luận văn Tốt nghiệp đã phê duyệt luận văn với đề tài:
“NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC PHẢN ỨNG THỦY PHÂN ANHYDRID

ACETIC VÀ ANHYDRID PROPIONIC BẰNG PHƢƠNG PHÁP ĐO ĐỘ DẪN
ĐIỆN”
Do sinh viên Nguyễn Thị Lan chuyên ngành Cử Nhân Hóa khóa 33 thực hiện và
báo cáo trƣớc Hội đồng vào ngày tháng năm 2011.

Cần Thơ, ngày….tháng ….năm 2011
Xác nhận của Khoa
Khoa Học Tự Nhiên

Chủ tịch Hội đồng


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Năm học 2007- 2011

TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN
Tôi tên là: Nguyễn Thị Lan, tác giả của Luận văn xin xác nhận Luận văn đã đƣợc
chỉnh sửa hoàn chỉnh theo những ý kiến và góp ý của các Phản biện và các thành viên Hội
đồng chấm Bảo vệ luận văn đại học.
Cần thơ, ngày tháng

năm 2011

Ký tên:
Nguyễn Thị Lan
Đã bảo vệ và đƣợc duyệt
Hiệu trƣởng:………………………….

Trƣởng Khoa:………………………….
Trƣởng Chuyên ngành

Cán bộ hƣớng dẫn

Th.S. Võ Hồng Thái


TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

BỘ MÔN HÓA HỌC

------------

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN
1. Cán bộ hƣớng dẫn: Th.S. VÕ HỒNG THÁI
2. Đề tài: “Nghiên Cứu Động Học Phản Ứng Thủy Phân Anhydrid Acetic và
Anhydrid Propionic Bằng Phƣơng Pháp Đo Độ Dẫn Điện”
3. Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THỊ LAN
- MSSV: 2072066
- Lớp: Cử Nhân Hóa Học - Khóa 33
4. Nội dung nhận xét:
a Nhận xét hình thức của LVTN

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------b Nhận xét về nội dung của LVTN
* Đánh giá nội dung thực hiện của đề tài:
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------* Những vấn đề còn hạn chế:
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------c Kết luận, đề nghị và điểm:
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Cần Thơ, ngày

tháng năm 2011

Cán bộ hướng dẫn


TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

BỘ MÔN HÓA HỌC

------------

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN
1. Cán bộ phản biện:
2. Đề tài: “Nghiên Cứu Động Học Phản Ứng Thủy Phân Anhydrid Acetic và
Anhydrid Propionic Bằng Phƣơng Pháp Đo Độ Dẫn Điện”
3. Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THỊ LAN
-

MSSV: 2072066

-

Lớp: Cử Nhân Hóa Học - Khóa 33

4. Nội dung nhận xét:
a. Nhận xét hình thức của LVTN
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------b. Nhận xét về nội dung của LVTN
* Đánh giá nội dung thực hiện của đề tài:
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------* Những vấn đề còn hạn chế:
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------c. Kết luận, đề nghị và điểm:
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Cần Thơ, ngày

tháng năm 2011

Cán bộ phản biện


LỜI CẢM ƠN

LỜI CẢM ƠN
-----------

Trƣớc tiên, em xin chân thành cảm ơn tất cả Thầy, Cô Trƣờng Đại Học Cần Thơ
những ngƣời đã hết lòng truyền đạt cho em những kiến thức quý báu và bổ ích trong
những năm học vừa qua.
Em chân thành cảm ơn Thầy VÕ HỒNG THÁI, Thầy NGUYỄN VĂN ĐẠT,
giảng viên Bộ Môn Hóa Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên – Trƣờng Đại Học Cần Thơ đã
tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện và truyền đạt những kiến thức quý báu trong

suốt quá trình em thực hiện và hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
Em cũng xin cảm ơn Thầy, Cô Khoa Khoa học Tự nhiên, những ngƣời đã đào tạo
kiến thức đại cƣơng cũng nhƣ chuyên ngành hết sức quan trọng và cần thiết để em có thể
hoàn thành tốt công việc cũng nhƣ có thể tiếp cận với những kiến thức mới sau này.
Cuối cùng em xin chân thành gửi lời cám ơn đến gia đình và tất cả bạn bè đã luôn
động viên và giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
Do hạn chế về kiến thức cùng một số vấn đề về trang thiết bị nên đề tài không
tránh khỏi những sai sót. Do đó rất mong đƣợc sự chỉ dạy của Thầy, Cô và sự đóng góp
chân thành của các bạn.

Xin chân thành cảm ơn!!!

Trang i


MỤC LỤC

MỤC LỤC
-----------

LỜI MỞ ĐẦU ........................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN................................................................................................ 2
1.1 ANHYDRID ............................................................................................................... 2
1.1.1 Anhydrid acetic ........................................................................................................ 2
1.1.1.1 Cấu trúc phân tử ............................................................................................... 2
1.1.1.2 Tính chất vật lý ................................................................................................. 2
1.1.1.3 Tính chất hóa học ............................................................................................. 2
1.1.1.4 Điều chế: .......................................................................................................... 3
1.1.1.5 Ứng dụng ......................................................................................................... 4
1.1.2 Anhydrid propionic .................................................................................................. 4

1.1.2.1 Cấu trúc phân tử ............................................................................................... 4
1.1.2.2 Tính chất vật lý ................................................................................................. 4
1.1.2.3 Tính chất hóa học ............................................................................................. 5
1.1.2.4 Điều chế............................................................................................................ 5
1.1.2.5 Ứng dụng .......................................................................................................... 6

1.2 MỘT SỐ KHÁI NIỆM VỀ ĐỘNG HÓA HỌC ................................................ 6
1.2.1 Động hóa học ............................................................................................................ 6
1.2.2 Tốc độ phản ứng hóa học .......................................................................................... 7
1.2.2.1 Định nghĩa ........................................................................................................ 7
1.2.2.2 Biểu diễn tốc độ phản ứng ............................................................................... 7
1.2.3 Bậc phản ứng ............................................................................................................ 9

1.3 ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG ĐƠN GIẢN ................................................. 10
1.3.1 Phản ứng bậc nhất ................................................................................................... 11
1.3.1.1 Phƣơng trình động học ................................................................................... 11
1.3.1.2 Bán sinh phản ứng .......................................................................................... 12
1.3.1.3 Hằng số vận tốc phản ứng .............................................................................. 12
1.3.2 Phản ứng bậc hai ..................................................................................................... 12
Trang ii


MỤC LỤC

1.3.2.1 Trƣờng hợp nồng độ hai tác chất lúc đầu bằng nhau ..................................... 12
1.3.2.2 Trƣờng hợp nồng độ hai tác chất lúc đầu khác nhau ..................................... 14

1.4 NHIỆT ĐỘ ẢNH HƢỞNG ĐẾN TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG ............................ 16
1.4.1 Thiết lập phƣơng trình Arrhénius ........................................................................... 16
1.4.2 Phƣơng trình Eyring ............................................................................................... 17

1.4.3 Cách xác định năng lƣợng hoạt hóa........................................................................ 19
1.4.4 Ý nghĩa của năng lƣợng hoạt hóa ........................................................................... 20

CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP VÀ PHƢƠNG TIỆN............................................. 21
2.1 CÁC PHƢƠNG TIỆN SỬ DỤNG...................................................................... 21
2.1.1 Dụng cụ và thiết bị .................................................................................................. 22
2.1.2 Hóa chất ................................................................................................................. 21

2.2 PHƢƠNG PHÁP ĐO ĐỘ DẪN DUNG DỊCH CỦA PHẢN ỨNG THỦY
PHÂN ANHIDRID .................................................................................................... ..21
2.2.1 Độ dẫn dung dịch .................................................................................................... 21
2.2.2 Cơ sở lý thuyết ........................................................................................................ 22

CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ..................................................... 25
3.1 CÁCH TIẾN HÀNH PHẢN ỨNG ..................................................................... 25
3.2 KẾT QUẢ ................................................................................................................. 25
3.2.1 Thủy phân anhydrid acetic ................................................................................... ..25
3.2.1.1 Dung dịch thủy phân anhydrid acetic 0,4 M ............................................... ..29
3.2.1.2 Dung dịch thủy phân anhydrid acetic 0,5 M ................................................ ..32
3.2.1.3 Dung dịch thủy phân anhydrid acetic 0,6 M ................................................ ..36
3.2.2 Thủy phân anhydrid propionic.............................................................................. ..40
3.2.2.1 Dung dịch thủy phân anhydrid propionic 0,1 M .......................................... ..44
3.2.2.2 Dung dịch thủy phân anhydrid propionic 0,2 M .......................................... ..48
3.2.2.3 Dung dịch thủy phân anhydrid propionic 0,3 M .......................................... ..51

CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................... 54
4.1 KẾT LUẬN .............................................................................................................. 54
4.2 KIẾN NGHỊ.............................................................................................................. 55
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................... 56
Trang iii

DANH SÁCH BẢNG

DANH SÁCH BẢNG
----------Bảng 3.1 Kết quả đo độ dẫn điện riêng của dung dịch thủy phân anhydrid acetic biến đổi
theo thời gian và nhiệt độ. .................................................................................................. 25
Bảng 3.2 Bảng số liệu ln(κ∞- κt) theo t của anhydrid acetic 0,4 M ................................... 29
Bảng 3.3 Hằng số vận tốc phản ứng k của anhydrid acetic 0,4 M ..................................... 31
Bảng 3.4 Bảng số liệu lnk và ln(k/T) của anhydrid acetic 0,4 M ....................................... 31
Bảng 3.5 Bảng số liệu ln(κ∞- κt) theo t của anhydrid acetic 0,5 M ................................... 33
Bảng 3.6 Hằng số vận tốc phản ứng k của anhydrid acetic 0,5 M ..................................... 33
Bảng 3.7 Bảng số liệu lnk và ln(k/T) của anhydrid acetic 0,5 M ..................................... ..34

Bảng 3.8 Bảng số liệu ln(κ∞- κt) theo t của anhydrid acetic 0,6 M ................................... 36
Bảng 3.9 Hằng số vận tốc phản ứng k của anhydrid acetic 0,6 M ..................................... 38
Bảng 3.10 Bảng số liệu lnk và ln(k/T) của anhydrid acetic 0,6 M ..................................... 38
Bảng 3.11 Kết quả đo độ dẫn điện của dung dịch thủy phân anhydrid propionic biến đổi
theo thời gian và nhiệt độ .................................................................................................. 40
Bảng 3.12 Bảng số liệu ln(κ∞- κt) theo t của anhidrid propionic 0,1 M............................ 42
Bảng 3.13 Hằng số vận tốc phản ứng k của anhidrid propionic 0,1 M .............................. 44
Bảng 3.14 Bảng số liệu lnk và ln(k/T) của anhidrid propionic 0,1 M .............................. 44
Bảng 3.15 Bảng số liệu ln(κ∞- κt) theo t của anhydrid propionic 0,2 M ............................ 46
Bảng 3.16 Hằng số vận tốc phản ứng k của anhydrid propionic 0,2 M ............................. 49
Bảng 3.17 Bảng số liệu lnk và ln(k/T) của anhydrid propionic 0,2 M.............................. 49
Bảng 3.18 Bảng số liệu ln(κ∞- κt) theo t của anhydrid propionic 0,3 M ............................ 50
Bảng 3.19 Hằng số vận tốc phản ứng k của anhydrid propionic 0,3 M ............................. 51
Bảng 3.20 Bảng số liệu lnk và ln(k/T) của anhydrid propionic 0,3 M............................ ..51

Trang iv

DANH SÁCH HÌNH

DANH SÁCH HÌNH
-----  -----Hình 1.1 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của ln(k/T) theo 1/T ...........................................18
Hình 1.2 Đồ thị sự phụ thuộc (lnk – 1/T) ......................................................................... 19
Hình 1.3 Biến thiên năng lƣợng trong quá trình biến đổi ................................................ 20
Hình 2.1 Một số phƣơng tiện dùng trong thí nghiệm ( (1)-Máy khuấy từ gia nhiệt, (2)Máy đo độ dẫn điện, (3)- Anhydrid acetic, (4)- Anhydrid propionic) ..............................22
Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ dẫn điện theo thời gian của anhydrid
acetic 0,4 M ......................................................................................................................28
Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của ln(κ∞-κt) theo t[s] của anhydrid acetic 0,4 M
............................................................................................................................................30
Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lnk (1) và ln(k/T) (2) theo (1/T) của anhydrid
acetic 0,4 M........................................................................................................................31
Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ dẫn điện theo thời gian của anhydrid acetic
0,5 M .................................................................................................................................. 32
Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của ln(κ∞-κt) theo t[s] của anhydrid acetic 0,5 M
........................................................................................................................................... 33
Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lnk (1) và ln(k/T) (2) theo (1/T) của anhydrid
acetic 0,5 M ....................................................................................................................... 34
Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ dẫn điện theo thời gian của anhydrid acetic
0,6 M .................................................................................................................................. 35
Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của ln(κ∞-κt) theo t [s]của anhydrid acetic 0,6 M
........................................................................................................................................... 37
Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lnk (1) và ln(k/T) (2) theo (1/T) của anhydrid
acetic 0,6 M ....................................................................................................................... 37
Hình 3.10 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ dẫn điện theo thời gian của anhydrid
propionic 0,1 M ................................................................................................................. 42
Hình 3.11 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của ln(κ∞- κt) theo t[s] của anhydrid propionic

0,1 M .................................................................................................................................. 43
Hình 3.12 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc lnk theo (1/T) của anhydrid propionic 0,1 M.. 44
Hình 3.13 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của ln(k/T) theo (1/T)của anhydrid propionic
0,1M....................................................................................................................................44

Trang v


DANH SÁCH HÌNH

Hình 3.14 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ dẫn điện theo thời gian của anhydrid
propionic 0,2 M ................................................................................................................. 46
Hình 3.15 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của ln(κ∞- κt)theo t[s] của anhydrid propionic
0,2M....................................................................................................................................47
Hình 3.16 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc lnk theo (1/T) của anhydrid propionic 0,2 M .. 48
Hình 3.17 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của ln(k/T) theo (1/T) của anhydrid propionic
0,2M....................................................................................................................................48
Hình 3.18 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ dẫn điện theo thời gian của anhydrid
propionic 0,3 M ................................................................................................................. 49
Hình 3.19 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của ln(κ∞- κt) theo t[s] của anhydrid propionic
0,3 M .................................................................................................................................. 51
Hình 3.20 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc lnk theo (1/T) của anhydrid propionic 0,3 M.. 52
Hình 3.21 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của ln(k/T) theo (1/T) của anhydrid propionic
0,3 M .................................................................................................................................. 52

SVTH: Nguyễn Thị Lan

Trang vi

LỜI MỞ ĐẦU

LỜI MỞ ĐẦU
----------

Động hóa học có ý nghĩa rất quan trọng về mặt lý thuyết cũng nhƣ thực tiễn. Thực
tiễn sử dụng động hóa học vào mục đích làm tăng hiệu suất của phản ứng. Động hóa học
là khoa học nghiên cứu về tốc độ phản ứng, nghĩa là khảo sát cơ chế của phản ứng. Việc
hiểu biết về cơ chế phản ứng cho phép chúng ta lựa chọn các yếu tố thích hợp tác động
lên phản ứng làm cho phản ứng có tốc độ lớn, hiệu suất cao, tạo ra sản phẩm theo ý muốn.
Do đó đề tài “Nghiên Cứu Động Học Phản Ứng Thủy Phân Của Anhydrid Acetic và
Anhydrid Propionic Bằng Phƣơng Pháp Đo Độ Dẫn Điện” thực hiện khảo sát tốc độ
thủy phân anhydrid acetic và anhydrid propionic ở các nhiệt độ và nồng độ khác nhau
bằng phƣơng pháp đo độ dẫn. Từ đó xác định hằng số vận tốc phản ứng k, năng lƣợng
hoạt hóa Ea, cùng một số đại lƣợng nhiệt động học khác ở trạng thái chuyển tiếp (∆H, ∆S,
∆G). Các đại lƣợng này nhằm khảo sát động học về mặt lý thuyết của phản ứng thủy phân
anhydrid acetic và anhydrid propionic giúp hiểu biết thêm về quá trình diễn biến của phản
ứng và thiết lập cơ chế phản ứng.

SVTH: Nguyễn Thị Lan

Trang 1


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 ANHYDRID
1.1.1 Anhydrid acetic [7], [10], [11], [12], [14]
1.1.1.1 Cấu trúc phân tử

- Công thức phân tử:C4H6O3
-

Tên gọi khác: Etanoyl etanoat, Acetic acid anhydrid, Acetyl acetat.

- Công thức cấu tạo:

- Mô hình phân tử:
1.1.1.2 Tính chất vật lý
- Khối lƣợng mol phân tử:

102,09 g/mol

-

Khối lƣợng riêng:

1,082 g/cm3

-

Nhiệt độ sôi:

138,9ºC

-

Nhiệt độ nóng chảy:

-73,1ºC

-

Là chất lỏng linh động, không màu, mùi hắc khó chịu, gây bỏng da.

-

Ở trạng thái lỏng hoặc hơi, anhydrid acetic có thể kích thích các mô cơ thể có thể
dẫn đến cái chết của các mô.

-

Tan trong benzen, eter, tetrahidrofuran, clorofom, etanol.

-

Tan chậm trong nƣớc tạo thành acid acetic.

1.1.1.3 Tính chất hóa học
Phản ứng thuỷ phân:
Anhydrid acetic gặp nƣớc thuỷ phân chậm thành acid acetic:
(CH3CO)2O +

H2O

→

2CH3COOH

Trong kiềm, phản ứng thuỷ phân xảy ra nhanh hơn.

SVTH: Nguyễn Thị Lan

Trang 2


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN

Với HCl khan, đun nóng:
(CH3CO)2O +

HCl →

CH3COCl

+ CH3COOH

Phản ứng acyl hoá:
(CH3CO)2O

+

R΄OH

→

CH3COO R΄

+

CH3COOH

(CH3CO)2O

+

NH3

→

CH3CONH2

+

CH3COOH

(CH3CO)2O

+

R΄-NH2

→

CH3CONH-R΄ +

CH3COOH

Tác dụng với peroxyd hydro:
Anhydrid acetic chuyển thành peracid:
(CH3CO)2

+ H2O2 → CH3COOH + CH3COO-OH

Phản ứng ngưng tụ:
CH3COONa

C6H5CHO + (CH3CO)2O

Δ

C6H5CH=CHCOOCH3 + CH3COOH

1.1.1.4 Điều chế
Loại (tách) nước:
P2O5

2 CH3-COOH

(CH3CO)2O

+

H2O

Tác dụng với halogenid acid:
Pyridin

CH3COCl + CH3COOH

(CH3CO)2O + HCl

CH3COCl + CH3COONa → (CH3CO)2O + NaCl
Ceten tác dụng với acid:
H2C

C

O + CH3COOH

(CH3CO)2O

Tác dụng muối carboxylat:
4CH3COONa + SO2Cl2 →

2(CH3CO)2O + Na2SO4 + 2NaCl

4CH3COONa + COCl2 →

2(CH3CO)2O + Na2CO3 + 2NaCl

SVTH: Nguyễn Thị Lan

Trang 3


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1.1.5 Ứng dụng


Anhydrid acetic đƣợc sử dụng chính trong sự acetyl hóa tạo ra những
nguyên liệu quan trọng về mặt thƣơng mại. Nó đƣợc ứng dụng rộng rãi
trong sự chuyển hóa cellulose thành cellulose acetat, nhựa plastic. Đặc biệt,
nó đóng vai trò quan trọng trong sự ester hóa hoàn toàn mà acid acetic
không thực hiện đƣợc.



Thông thƣờng nó đƣợc sử dụng để tổng hợp aspirin (acetylsalicylic acid),
đƣợc điều chế bởi sự acetyl hóa acid salicylic, sản xuất acetophenacetin,
aceto-p-aminophenol, cortison, acetanilid và nhiều dƣợc phẩm khác.

1.1.2 Anhydrid propionic [5], [6], [14]
1.1.2.1 Cấu trúc phân tử
- Công thức phân tử: C6H10O3
- Tên gọi khác: Propionyl oxid, anhydrid metylacetic, Propionic Acid Anhydrid
- Công thức cấu tạo:

-

Mô hình phân tử:

1.1.2.2 Tính chất vật lý
-

Khối lƣợng mol phân tử:

130,14g/mol

-

Khối lƣợng riêng:

1,015g/cm3

-

Nhiệt độ sôi:

167 – 170ºC

-

Nhiệt độ nóng chảy:

-42ºC

-

Là một chất lỏng trong suốt có mùi hăng không dễ chịu, làm cay mắt và màng nhầy.

-

Phân hủy tỏa nhiệt trong nƣớc, hình thành nên dung dịch acid propionic.

SVTH: Nguyễn Thị Lan

Trang 4

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1.2.3 Tính chất hóa học
Phản ứng thuỷ phân:
Anhydrid propionic gặp nƣớc thuỷ phân chậm thành acid propionic:
H2O → 2C2H5COOH

(C2H5CO)2O +

Trong kiềm, phản ứng thuỷ phân xảy ra nhanh hơn.
Với HCl khan, đun nóng:
(C2H5CO)2O + HCl → C2H5COCl +

C2H5COOH

Phản ứng acyl hoá:
(C2H5CO)2O

R΄OH

+

(C2H5CO)2O

+

(C2H5CO)2O

+

→
→

NH3

→

R΄-NH2

C2H5COO R΄ +
C2H5CONH2

C2H5COOR΄
+

C2H5COOH

C2H5CONH-R΄ +

C2H5COOH

Tác dụng với peroxyd hydro :
Anhydrid propionic chuyển thành peracid:
(C2H5CO)2

+ H2O2 → C2H5COOH + C2H5COO-OH

1.1.2.4 Điều chế
Loại (tách) nước:
P2O5

2C2H5-COOH

(C2H5CO)2O +

H2 O

Tác dụng với halogenid acid:
Pyridin

C2H5COCl + C2H5COOH

(C2H5CO)2O + HCl

C2H5COCl + C2H5COONa → (C2H5CO)2O + NaCl

SVTH: Nguyễn Thị Lan

Trang 5


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1.2.5 Ứng dụng
Đƣợc sử dụng nhƣ một tác nhân ester hóa giữa phản ứng của acid béo với
cellulose, sản xuất nhựa alkyd và dầu thơm, tạo ra nhóm propionyl để đƣa vào ngành
nhuộm và dƣợc.

1.2 MỘT SỐ KHÁI NIỆM VỀ ĐỘNG HÓA HỌC
1.2.1 Động hóa học[13]

Động học hóa học là một bộ phận của hóa lý. Động học hóa học có thể đƣợc gọi tắt
là động hóa học. Động hóa học là khoa học nghiên cứu về tốc độ phản ứng hóa học. Tốc
độ phản ứng hóa học bị ảnh hƣởng bởi nhiều yếu tố. Các yếu tố đó là nồng độ tác chất,
nhiệt độ, áp suất, dung môi, chất xúc tác, hiệu ứng thế, hiệu ứng đồng vị, hiệu ứng
muối,… Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đó lên tốc độ phản ứng, ngƣời ta mới hiểu biết
đầy đủ bản chất của các biến hóa xảy ra trong mỗi phản ứng hóa học, xác lập đƣợc cơ chế
phản ứng.
Nhờ hiểu rõ cơ chế phản ứng, cho phép chúng ta lựa chọn các yếu tố thích hợp lên
phản ứng, thiết lập chế độ làm việc tối ƣu của lò phản ứng làm cho phản ứng có tốc độ
lớn, hiệu suất cao, tạo ra sản phẩm theo ý muốn.
Ngƣời ta phân biệt động hóa học hình thức và động hóa học lý thuyết. Động hóa
học hình thức chủ yếu thiết lập các phƣơng trình liên hệ giữa nồng độ chất phản ứng với
hằng số tốc độ và thời gian phản ứng, còn động hóa học lý thuyết dựa trên cơ sở cơ học
lƣợng tử, vật lý thống kê, thuyết động học chất khí để tính đƣợc giá trị tuyệt đối của hằng
số tốc độ phản ứng. Đó là thuyết va chạm hoạt động và phức hoạt động.
Động hóa học hình thành từ nửa cuối thế kỷ XIX trên cơ sở nghiên cứu các phản
ứng hữu cơ trong pha lỏng. Những ngƣời đầu tiên trong lĩnh vực này là Wilamson,
Wilhelmi (1812-1864) và các tác giả của định luật tác dụng khối lƣợng, Guldberg
(1836-1902) và Waage (1833-1900). Những cơ sở của động hóa học đƣợc đúc kết trong
các công trình của Van΄t Hoff và Arrhénius trong những năm 1880, trong đó đã đƣa ra
khái niệm về năng lƣợng hoạt hóa và giải thích ý nghĩa của bậc phản ứng trên cơ sở của
thuyết động học.

SVTH: Nguyễn Thị Lan

Trang 6


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN

1.2.2 Tốc độ phản ứng hóa học [1], [13]
1.2.2.1 Định nghĩa
Các phản ứng có thể xảy ra nhanh chậm khác nhau. Có phản ứng diễn ra nhanh và
rất nhanh, ví dụ phản ứng của các ion có thời gian phản ứng t 

1
giây, có những phản
10 6

ứng chậm hơn đó là những phản ứng của những hợp chất vô cơ. Ngoài ra, có những phản
ứng kéo dài hàng phút, hàng giờ, hàng ngày thƣờng là những phản ứng hữu cơ, sau cùng
là những phản ứng xảy ra rất chậm nhƣ phản ứng vũ trụ, phóng xạ.
Để đặc trƣng cho sự nhanh chậm của phản ứng, ngƣời ta sử dụng khái niệm tốc độ
phản ứng và đƣợc định nghĩa nhƣ sau:
“Tốc độ phản ứng là biến thiên nồng độ của tác chất hoặc sản phẩm trong một
đơn vị thời gian”. Tùy theo sự nhanh hay chậm của phản ứng mà có thể tính bằng giờ,
phút, giây,…
1.2.2.2 Biểu diễn tốc độ phản ứng
Ở nhiệt độ không đổi, giả sử có phản ứng hóa học diễn ra theo sơ đồ:
A + B + …. → X + Y + …

(I)

Phản ứng này là phản ứng xảy ra hoàn toàn ở thể tích không đổi.
Phƣơng trình phản ứng (I) gọi là phƣơng trình tỷ lƣợng. Để biểu diễn tốc độ phản
ứng ngƣời ta có thể chọn bất kỳ chất nào trong phản ứng (A, B, X, Y) nhƣng trong thực tế
ngƣời ta chọn chất nào dễ theo dõi, dễ xác định đƣợc lƣợng của chúng ở các thời điểm
khác nhau. Ở đây ta chọn chất A, X để khảo sát.
Giả sử ở thời điểm t0 nồng độ chất A là CA còn X là CX và ở thời điểm t0 + Δt nồng
độ tƣơng ứng của chúng là: CA + ΔCA; CX + ΔCX.

Vận tốc trung bình (ν) của phản ứng đƣợc biểu diễn nhƣ sau:
ΔC A 
Δt 




ΔC X 
νX 
Δt 




νA  

SVTH: Nguyễn Thị Lan

(1.1)

Trang 7


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN

Trong hai biểu thức tính tốc độ ở trên có dấu khác nhau. Dấu âm đƣợc thêm vào để
cho vận tốc νA dƣơng vì độ giảm nồng độ của A có trị số âm.Còn trƣờng hợp thứ hai, ΔCX
là độ tăng nồng độ, nó có trị số dƣơng, do đó trong biểu thức để dấu + hoặc không có dấu
cũng đƣợc.
Từ hai hệ thức trên ta có thể gộp thành một hệ thức tổng quát biểu diễn vận tốc

trung bình của phản ứng:


ν

ΔCi
Δt

(1.2)

i = A, B, X, Y; + : nếu i là sản phẩm ; - : nếu i là tác chất ;

t là thời gian.

Vận tốc phản ứng thay đổi theo thời gian t.
Vận tốc tức thời ν ở thời điểm khi Δt → 0:

ν

dC i
dt

(1.3)

(i < 0: nếu i là tác chất; i > 0: nếu i là sản phẩm)
Có thể biểu diễn vận tốc của phản ứng (I) nhƣ sau:

ν

dC A

dC
dC X dC Y
  B ... 

...
dt
dt
dt
dt

[Tốc độ biến hóa] [Tốc độ tạo thành]
(Hay tốc độ mất đi)
(Vận tốc phản ứng bằng trừ đạo hàm của hàm số nồng độ tác chất theo thời gian
hay bằng đạo hàm nồng độ sản phẩm theo thời gian).
 Trƣờng hợp tổng quát:
Xét phản ứng:

aA

+ bB + … → xX +

yY

(II)

Trong đó a, b, x, y là hệ số tỷ lƣợng của các chất phản ứng trong phƣơng
trình tỷ lƣợng (II). Để cho cách biểu diễn tốc độ phản ứng (II) đƣợc đơn giản, nghĩa là

SVTH: Nguyễn Thị Lan

Trang 8


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN

biểu diễn A, B hoặc X, Y đều cho cùng một giá trị, thì phải chia cho các hệ số tỷ lƣợng
tƣơng ứng của chúng, tức là:
ν

1.2.3 Bậc phản ứng

dC A
dC
dC X dC Y
  B ... 

adt
bdt
xdt
ydt

(1.4)

[1], [13]

Với phản ứng đồng thể:

A + B → sản phẩm

Thực nghiệm cho biết vận tốc phản ứng là:

ν  k[A]n1 [B]n 2 ...

Với [A], [B] lần lƣợt là nồng độ mol/L của các tác chất A, B.
k: là một hằng số không phụ thuộc vào nồng độ các chất trong phản ứng, nó chỉ
phụ thuộc vào loại phản ứng và nhiệt độ thực hiện phản ứng (k tỉ lệ với nhiệt độ T: T↑,
k↑; T↓, k↓), k đƣợc gọi là hằng số vận tốc phản ứng.
n1, n2 là các trị số đƣợc xác định từ thực nghiệm, có thể là số nguyên 1, 2, 3 hoặc là
phân số hoặc bằng 0, đôi khi có thể là số âm.
Bậc tổng quát của phản ứng có thể là số nguyên (1, 2, 3,…) hay là một số lẻ (1/2,
3/2, 5/2,…)
Trong thực tế hầu nhƣ không gặp những phản ứng có bậc cao hơn 3.
Khi nồng độ [A] = [B] thì:

ν  k[A]n1 [B]n 2 ...  k[A]n1 n 2  k[A]n

Đặt n = n1+n2
Ở đây : n là bậc toàn phần của phản ứng
n1 là bậc riêng phần đối với tác chất A
n2 là bậc riêng phần đối với tác chất B.
“Bậc của phản ứng đối với một chất cho trƣớc là số mũ nồng độ của chất ấy
trong phƣơng trình động học của phản ứng”

SVTH: Nguyễn Thị Lan

Trang 9


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN

 Nếu n = 0, thì ν  

d[A]
 k[A]0 , khi đó phản ứng là bậc không.
dt

 Nếu n = 1, thì ν  

d[A]
 k[A] , khi đó phản ứng là bậc nhất (đối với A) (1.6)
dt

 Nếu n = 2, thì ν  

d[A]
 k[A][B]
dt

(1.5)

(1.7)

 phản ứng là bậc hai (bậc nhất đối với A, bậc nhất đối với B).
ν

d[A]
 k[A]2
dt

(1.8)

 phản ứng là bậc hai.

 Nếu n = 3, thì ν  

d[A]
 k[A][B][C]
dt

(1.9)

 phản ứng là bậc ba (bậc nhất đối với A, bậc nhất đối với B, bậc nhất đối với C).
ν

d[A]
 k[A]2 [B]
dt

(1.10)

 Phản ứng là bậc ba (bậc hai đối với A, bậc nhất đối với B)
d[A]
ν
 k[A]3 , phản ứng là bậc ba.
dt

(1.11)

Ngoài các bậc kể trên, có thể có phản ứng bậc phân số hoặc bậc âm nữa. Ðiều
chúng ta cần lƣu ý là: trong trƣờng hợp chung n1 ≠ a và n2 ≠ b, a, b là hệ số tỷ lƣợng
trong phƣơng trình (II), khi phản ứng là phản ứng đơn giản (cơ bản, xảy ra trong một giai

đoạn) thì hai đại lƣợng đó trùng nhau.

1.3 ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG ĐƠN GIẢN [1], [2], [13]


Phản ứng đơn giản (phản ứng sơ cấp) là những phản ứng biến đổi chất phản ứng
thành sản phẩm không qua giai đoạn trung gian.



Về nguyên tắc các phản ứng hóa học diễn ra theo hai chiều ngƣợc nhau, gọi là
phản ứng thuận nghịch. Ở điều kiện xác định một chiều nào đó của phản ứng trội
hơn hẳn chiều kia, thì phản ứng đó đƣợc coi là phản ứng một chiều.



Khi phản ứng diễn ra, nếu có ít nhất một trong các chất phản ứng (chất đầu) phản
ứng đến hết, phản ứng nhƣ thế gọi là phản ứng hoàn toàn.

SVTH: Nguyễn Thị Lan

Trang 10


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN

1.3.1 Phản ứng bậc nhất
1.3.1.1 Phƣơng trình động học
Xét phản ứng đồng thể:
t = 0:

t:
[A]0 = a:

A

→

C

+

D

a (mol/L)

0

0

x mol phản ứng

x

x

Nồng độ ban đầu của tác chất A.

[A] = a-x: Nồng độ ở thời điểm t của tác chất A.
: Lƣợng biến hóa (số mol chất A đã phản ứng trong 1 lít hệ phản ứng ở

x
thời điểm t).

Vì là phản ứng bậc nhất:
d[A]
 k[A]
dt
d(a  x)

 k(a  x)
dt
dx

 k(a  x)
dt
dx

 kdt
ax
dx

 kdt
ax
dx
 
  kdt
ax 
 ln(a  x)  kt  C
ν

(2.1)

(2.2)

Tìm giá trị của hằng số tích phân C, nhờ sử dụng điều kiện đầu của phản ứng,
nghĩa là: t = 0, x = 0  lna = C. Thay C = lna vào phƣơng trình trên (2.2) thu đƣợc:
ln

ax
  kt
a

 ln(a  x)  kt  lna

SVTH: Nguyễn Thị Lan

(2.3)
(2.4)

Trang 11


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN

Đây là phƣơng trình tích phân của phản ứng bậc nhất, cho biết sự phụ thuộc của
nồng độ tác chất theo thời gian t, hằng số vận tốc k của phản ứng và a là nồng độ đầu của
tác chất.
1.3.1.2 Bán sinh phản ứng (bán hủy phản ứng, thời gian nửa phản ứng) là thời gian τ
(t1/2) cần thiết để phân nửa phản ứng đƣợc thực hiện (mất một nửa còn một nửa nên gọi là
bán hủy hay bán sinh đều đƣợc).

Từ

1
a
k  ln
t ax

Khi

t = τ1/2 

τ



1/2



x

a
2

0,693
k

Nhƣ vậy, trong một phản ứng bậc nhất, bán sinh của phản ứng tỉ lệ nghịch với
hằng số vận tốc k và không phụ thuộc vào nồng độ tác chất ban đầu. Đây là đặc trƣng
quan trọng mà chỉ ở phản ứng bậc nhất mới có.

1.3.1.3 Hằng số vận tốc phản ứng
ax
 kt
Từ phƣơng trình: ln
a
1
a
 k của phản ứng bậc nhất có đơn vị (thời gian)-1, nhƣ s-1,
 k  ln
t ax

phút-1…

1.3.2 Phản ứng bậc hai
Xem phản ứng đồng thể:

A

+

B →

C

+

D

1.3.2.1 Trƣờng hợp nồng độ hai tác chất lúc đầu bằng nhau
 Phương trình động học:

A
1 lít hệ phản ứng, t = 0:
t:


còn:

SVTH: Nguyễn Thị Lan

+

B

a mol

a

x mol phản ứng

x

(a-x)

→
→

C

+

D

0

0

x

x

(a-x)
Trang 12