Động Hóa Học: Bài Giảng Bài 6 Chi Tiết

ọ ọ

ộ ộ

Đ ng hóa h c Đ ng hóa h c

ậ ố

ưở ưở ưở

Ả Ả Ả

ệ 1.Khái ni m chung ả ứ 2.V n t c ph n ng ế ơ ở ủ 3.Lý thuy t c s c a ĐHH ộ ồ ủ ng c a n ng đ 4. nh h ệ ộ ủ t đ ng c a nhi 5. nh h ấ ủ ng c a ch t xúc tác 6. nh h

ệ ệ 1.Khái ni m chung 1.Khái ni m chung Nhi

ủ

ế x y ra.

ự ả

x y ra ằ

ọ ệ ộ t đ ng hóa h c: ề ự ễ ả di n bi n c a các p/u NC v kh năng t (cid:0) GTP < 0 : p/u t ự ả (cid:0) GTP > 0 : p/u không t (cid:0) GTP = 0 : p/u đ t t.thái cân b ng. ạ

ộ

Đ ng hóa h c:

ọ ề ơ

ả ứ

ứ

ố

ộ

ế Nghiên c u v c ch & T c đ ph n ng

ố ỷ ượ

ệ ệ 1.Khái ni m chung 1.Khái ni m chung Hệ s t l ng

ử

ươ ng tác đ

ủ ử và ion c a các , phân t ượ c ghi trong ọ ả ứ ng trình ph n ng hóa h c

ỉ ố Số ch s nguyên t ấ ch t tham gia t ươ ph Ví d ụ

3O2 + 2KCl

ệ ố ỷ ượ H s t l 2KClO3 (cid:0) ng : 2, 3, 2

ả ứ

ạ 1 giai đo n

ệ ệ 1.Khái ni m chung 1.Khái ni m chung Ph n ng đ n gi n ơ ả ở ỉ ả P/u ch x y ra 2KClO3 (cid:0) Ví d :ụ

3O2 + 2KC

ứ ạ ả ứ Ph n ng ph c t p

ỉ ả ề ạ

P/u ch x y ra qua nhi u giai đo n Ví dụ

(cid:0) (cid:0)

ạ ạ

OONON 2 5 2 ONON 4NO 2 5

(cid:0) (cid:0) Giai đo n 1 : Giai đo n 2 : ổ P/u t ng :

ON 5 2

NO 2

O 2

(cid:0) (cid:0)

ả ứ

ử

ỉ

ử (ng.t , ion) tham gia vào

ệ ệ 1.Khái ni m chung 1.Khái ni m chung Phân t ử ố là s phân t ố ử s ộ ả ứ ơ ấ m t ph n ng s c p. P/u đ n phân t ử là ph n ng trong đó ch có 1 phân t ơ

ế

ả

ẩ

ch t p/u bi n thành s n ph m

ấ I2 = 2I

ỉ

ử

ệ ệ 1.Khái ni m chung 1.Khái ni m chung ử là ph n ng trong đó ch có 2 phân t

P/u hai phân t

ả ứ ả

ấ

ế

ẩ

ch t p/u bi n thành s n ph m 2HI = H2 + I2 NO + O3 = NO2 + O2

ỉ

ử

ử là ph n ng trong đó ch có 3 phân t

P/u ba phân t ế

ấ

ẩ

ả ứ ả

ch t p/u bi n thành s n ph m

ồ

ể

ấ

ở

ệ ệ 1.Khái ni m chung 1.Khái ni m chung Ph n ng đ ng th ể ả ứ ỉ ả ệ ồ P/u ch x y ra trong h đ ng th (ch t p/u & sp ộ cùng m t pha)

H2(k) + N2(k) (cid:0)

NH3(k)

ở ấ ỳ ể

Ví d :ụ  P/u : x y ra ả

ộ ể b t k đi m nào trong toàn b th

tích

ị ể

 Ph n ng d th

ệ ị ể

ỉ ả

ấ

ở

ộ

ả ứ P/u ch x y ra trong h d th (ch t p/u & sp m t vài pha)

ZnCl2(l)+ H2(k)

ả

Zn(r) + HCl(l) (cid:0)  Ví d ụ  P/u : x y ra trên b m t phân chia pha ề ặ

ế ị

2.V n t c ph n ng 2.V n t c ph n ng V n t c p/u hoá h c

ả ứ ả ứ ằ ọ xác đ nh b ng bi n thiên ặ ạ

ậ ố ậ ố ậ ố ồ

ộ ủ ộ

ấ ị ờ ộ ơ n ng đ c a m t trong ch t tham gia ho c t o thành p/u trong m t đ n v th i gian

A + B = C + D

ồ

(cid:0)

C (cid:0)

(cid:0) (cid:0)

(cid:0)

ộ Cn ng đ , mol/lit (cid:0) th i gian, giây (phút, gi ) ờ ờ ậ ố ấ ấ V n t c trung bình ẩ ộ ả ồ D u “+” : n ng đ s n ph m ấ ộ ồ D u “” : n ng đ ch t p/u

(cid:0)  V n t c t c th i ờ ậ ố ứ (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

lim (cid:0) 0

C (cid:0)

dC (cid:0) d

(cid:0) (cid:0) (cid:0)

ả ứ

Cho ph n ng:

aA + bB (cid:0) cC + dD

ậ ố

V n t c trung bình

vpu

1 a

Δ[A] Δt

1 b

Δ[B] Δt

1 c

Δ[C] Δt

1 d

Δ[D] Δt

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

ậ ố ứ

ờ V n t c t c th i

vpu

1 a

d[A] dt

1 b

d[B] dt

1 c

d[C] dt

1 d

d[D] dt

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

Ñònh luaät taùc duïng khoái löôïng – baäc phaûn öùng

Ñònh luaät taùc duïng khoái löôïng

k: haèng soá toác ñoä phaûn öùng

v (cid:0)

k.[A]

m.[B] n

[A], [B] : noàng ñoä taïi thôøi ñieåm xeùt

Baäc phaûn öùng:

aA + bB (cid:0) cC + dD

m,n : baäc phaûn öùng theo chaát A, B

m+n : baäc phaûn öùng toång quaùt

Baäc phaûn öùng xaùc ñònh baèng thöïc nghieäm

Baäc phaûn öùng coù theå laø soá leû, soá aâm, döông hay 0

Caùc phaûn öùng coù baäc ≥ 3: khoù xaûy ra.

CaO (r) + CO2 (k) v = k.[CaCO3]0 = k

Ví duï: Phaûn öùng baäc 0 CaCO3 (r) (cid:0) Ví duï: Phaûn öùng baäc 1

I2 (cid:0) 2N2O5 (cid:0)

4NO2 + O2

v = k[I2] v = k[N2O5]

Ví duï: Phaûn öùng baäc 2

NO2 + O2

v = k.[NO].[O3]

NO + O3 (cid:0) 2 HI (cid:0)

v = k.[HI]2

H2 + I2

Ví duï: Phaûn öùng baäc 3/2

CH3CHO (k) (cid:0)

CH4 (k) CO (k) v = k.[CH3CHO]3/2

v (cid:0)

m.[B] n

k.[A] Khi [A] =[B] =1  v = k

 k: vaän toác rieâng cuûa phaûn öùng

Haèng soá vaän toác phaûn öùng a.YÙ nghóa cuûa k:

ươ

ng trình Arrhenius

b.Ph

(cid:0)

ả ứ

ằ

ố ố ớ ỗ k0 : h ng s ñ i v i m i ph n ng

*E RT

0.ek

E*: naêng löôïng hoaït hoùa

T : nhieät ñoä tuyeät ñoái

R = 8,314J/mol.K = 1,987cal/mol.K

 k phuï thuoäc nhieät ñoä

(cid:0)

v = k  Ñôn vò k : mol/L.thôøi gian

v = k[A]

Haèng soá vaän toác cuûa moät vaøi phaûn öùng Phaûn öùng baäc 0 Phaûn öùng baäc 1

kvò ñôn

1 gian thôøi

v A ]

[

mol L.thôøi gian mol L

v = k[A]2

Phaûn öùng baäc 2

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

kvò ñôn

mol L.thôøi gian 2

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

L mol.thôøi

gian

v 2] A

[

(cid:0) (cid:0)

mol L

(cid:0) (cid:0)

Phản ứng bậc nhất đơn giản Phản ứng bậc nhất đơn giản

• Ta có thể chuyển biểu thức vận tốc thành

phương trình biểu diễn nồng độ theo thời gian.

• Đối với phản ứng bậc nhất, vận tốc tăng gấp

đôi khi nồng độ tăng gấp đôi.

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

kt

Aln

0Aln

• Đường ln[A]t theo t là một đường thẳng với đ ộ

d cố -k và tung độ gốc ln[A]0.

Bán sinh phản ứng (Half-Life) t1/21/2 Bán sinh phản ứng (Half-Life) t • Half-life t1/2 là thời gian để nồng độ tác chất

giảm còn một nửa so với ban đầu.

• Tức là half life, t1/2 , là thời gian để nồng độ tác

chất A giảm từ [A]0 xuống ½[A]0.

1 2

• Biểu thức của t1/2

693.0 k

1 2

(cid:0) (cid:0) (cid:0)

 half life, t1/2 , không phụ thuộc nồng độ đầu của

tác chất [A]o

Phản ứng bậc hai đơn giản Phản ứng bậc hai • Cho phản ứng bậc hai với chỉ một tác chất A

(cid:0) kt

(cid:0)

1 A

1 0A

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

• Đường biểu diễn 1/[A]t theo t là một đường thẳng với độ dốc k và tung độ gốc 1/[A]0

• Đường biểu diễn của ln[A]t theo t không phải

là đường thẳng.

Bán sinh phản ứng (Half-Life) t1/2  Bán sinh phản ứng (Half-Life) t1/2 phụ thuộc

nồng độ đầu của tác chất [A]o

(cid:0)

1 2

1 0A

(cid:0) (cid:0)

• Một phản ứng có biểu thức vận tốc dạng:

rate = k[A][B], là phản ứng có bậc chung là bậc hai nhưng bậc nhất theo A và B.

3.Thuyết va chạm 3.Thuyết va chạm (The Collision Model) (The Collision Model) • Từ những quan sát cho thấy vận tốc phản ứng phụ thuộc vào nồng độ và nhiệt độ, người ta đưa ra lý thuyết nhẳm giải thích những kết quả quan sát này. The collision model:

• Để phản ứng xảy ra, các phân tử phải va chạm

đủ mạnh với nhau

• Số lần va chạm càng nhiều, vận tốc phản ứng

càng lớn

Thuyết va chạm Thuyết va chạm

• Số phân tử hiện diện càng nhiều, khả năng va

chạm càng lớn, vận tốc càng lớn.

• Nhiệt độ càng cao, các phân tử càng sở hữu

nhiều năng lượng, vận tốc càng lớn.

• Lưu ý: Không phải mọi va chạm đều dẫn đền phản ứng. Thực sự chỉ một phần nhỏ số va chạm dẫn đến sự tạo thành sản phẩm.

• Để phản ứng xảy ra, các phân tử phải va chạm đúng hướng với năng lượng đủ lớn mới tạo thành sản phẩm.

Ạ Ộ Ạ Ộ

Ế Ế

Ạ Ạ THUY T VA CH M HO T Đ NG THUY T VA CH M HO T Đ NG

ả ứ

ứ

ấ

ẩ

ự ị ạ ể ả ứ ưở S đ nh h ch m cũng nh h ng đ n t c đ ph n ng.

ữ ướ ng không gian gi a các ti u phân va ả ế ố ộ I + CH3 –Br → I……. CH3 ấ Ch t ph n ng

…….Br ạ ộ Ph c ch t ho t đ ng

I→ _ CH3 +Br- ả S n ph m

ị ướ ị ướ Đ nh h ng không thu n l ậ ợ i Đ nh h ng thu n l ậ ợ i

ị ị

ướ ướ

Đ nh h Đ nh h

ng không gian ng không gian

ệ ạ ả Va ch m có hi u qu

ệ ạ ả Va ch m không hi u qu

Năng lượng họat hóa (Activation Energy) Năng lượng họat hóa (Activation Energy)

Theo Arrhenius: Các phân tử phải sở hữu một năng lượng tối thiểu nào đó thì phản ứng mới xảy ra. Tại sao? Vì:

• Để tạo thành sản phẩm, phải có quá trình đứt

nối xảy ra ở tác chất.

• Quá trình đứt nối cần năng lượng Năng lượng họat hóa Ea là năng lượng tối thiểu

để khơi mào một phản ứng hóa học.

Activation Energy Activation Energy

ạ ươ

ươ

Hóa Đ i c

ng A2

ng 3

ạ Năng l ng ho t hoá (Arrhenius)

ạ ộ ho t đ ng có

ượ ượ N i dung ộ ạ ử ữ ỉ Khi va ch m: ch nh ng phân t ư ớ ng d m i tham gia p/u năng l

E RT

(cid:0)

eAK

(cid:0) (cid:0)

ộ ư ạ ng ho t hoá, kJ/mol

ằ ố ố Kh ng s t c đ p/u ố ặ ằ Ah ng s đ c tr ng cho p/u ượ E*năng l ố ằ Rh ng s khí Tnhi t đệ ộ

ượ Tính năng l ạ ng ho t hoá E*

E RT

(cid:0)

eAK

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

E 303.2

E RT

(cid:0) (cid:0)

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

A ố ậ ố

eA ln ằ

ln T i Tạ 1: h ng s v n t c p/u K

(cid:0) (cid:0) (cid:0)

ố ậ ố

ằ

T i Tạ 2: h ng s v n t c p/u K

E RT 303 1 * E 303

RT 2

(cid:0) (cid:0) (cid:0)

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

K K

E 303

E 303.2

1 TR 2

1 T 1

1 TR 1

1 T 2

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

(cid:0) (cid:0)

303

K K

TT 21 T T 1 2

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

Ả Ả

ưở ưở

ủ ủ

4. nh h 4. nh h

ng c a xúc tác ng c a xúc tác

ấ

ơ ặ

ệ ế ể ụ Ứ ề 1.Khái ni m v ch t xúc tác 2.C ch qúa trình xúc tác 3.Đ c đi m qúa trình xúc tác ủ 4. ng d ng c a xúc tác

ố ộ ấ

ệ ệ 1.Khái ni m xúc tác 1.Khái ni m xúc tác ươ :(cid:0) t c đ p/u Ch t xúc tác d ng

2H2 + O2 2H2O

V2O5

SO2 SO3

ấ ấ ứ ế (cid:0) t c đ p/u ố ộ

 Ch t xúc tác âm (ch t c ch ): Glyxerin

2Na2SO3 + O2 Na2SO4

ả ự ẩ ố Ch ng ăn mòn

ả B o qu n th c ph m kim lo iạ

ấ Ch t xúc tác

ả ứ ẩ

ữ  Tham gia vào ph n ng ả ứ  Làm thay đ i t c đ ph n ng ổ ố ộ  Không có m t trong s n ph m ặ  Gi ượ nguyên l ả ấ ng & Ch t

ơ ơ

ế ế

2.C ch quá trình xúc tác 2.C ch quá trình xúc tác ấ

Q.trình xúc tác đ ng th

ồ ế

ộ đ ng) A + B (cid:0) ? ể (Thuy t ph c ch t ho t ạ ứ

(cid:0) ợ ấ H p ch t trung gian AX

XA ...

(cid:0) (cid:0) (cid:0) ấ 1.A + X (ch t xúc tác) XA

ợ ấ 2. AX + B(cid:0) H p ch t AB & ch t xúc tác X ấ

...

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

ạ ộ ứ ấ A…X ; AX…B : ph c ch t ho t đ ng

ơ ơ

2.C ch qúa trình xúc tác 2.C ch qúa trình xúc tác

ế ấ

ụ ị ể (Thuy t h p ph )

ế ế Quá trình xúc tác d th

ề ặ

ụ

ấ

ấ 1.H p ph lên b m t ch t xúc tác

ứ

ụ

ấ

ấ ấ ạ 2.P/u t o ph c ch t h p ph (ph c ch t ề ặ b m t)

ả

ụ(cid:0)

ẩ

ấ

ả

ấ i ph p ph

S n ph m + Ch t xúc

3.Gi tác

Xúc tác d thị ể Xúc tác d thị ể

ể ể

3.Đ c đi m quá trình xúc tác 3.Đ c đi m quá trình xúc tác

ự ọ ấ

ặ ặ Ch t xúc tác có tính l a ch n

A l 2O 3 & 4 5 0 o C

Etilen

Aldehid acetic

Cu & 250oC

R u ượ etylic

OHHC

(cid:0) (cid:0)

COH

(cid:0) (cid:0)

ể ể

3.Đ c đi m quá trình xúc tác 3.Đ c đi m quá trình xúc tác

ượ ả ạ

ặ ặ Ch t xúc tác làm gi m năng l

ng ho t

ấ hóa E*

ể ể ấ

3.Đ c đi m qúa trình xúc tác 3.Đ c đi m qúa trình xúc tác L

ặ ặ ượ ng ch t xúc tác : min & const

ổ ệ ộ ọ Ch t xúc tác không làm thay đ i nhi t đ ng h c

(cid:0)

(cid:0) ấ ấ ấ ủ c a p/u  (cid:0) G < 0 : ch t xúc tác  (cid:0) G > 0 : ch t xúc tác (cid:0) V c a p/u ủ p/u : không x y raả

ằ ị Ch t xúc tác không làm chuy n d ch cân b ng mà

ạ ớ ạ i tr ng thái cân

ấ ể ỉ ch làm cho p/u chóng đ t t b ngằ

Ứ

ụ

ủ

4. ng d ng c a xúc tác

Mâm đ ng ự xúc tác Fe

3. Mâm chuy n ể hóa

2. Máy nén

/

P=200 atm T=450°C

u p g n ô h k

2

ộ

1. Các khí đîc ề tr n đ u và làm s chạ

H à v

2 N

N2 H2 NH3

ạ

ồ

4. Bu ng làm l nh

NH3 đóng thùng

ấ

ả

2+ 3H2  2NH3

S n xu t amoniac N

ấ

ả

S n xu t H

2SO4

Ứ Ứ

ụ ụ

ủ ủ 4. ng d ng c a xúc tác 4. ng d ng c a xúc tác Xúc tác men (enzym)

ừ

ề

c hình thành t

hai hay nhi u

 Peptid ợ H p ch t đ ử phân t

COOH

ấ ượ amino acid NH2

ợ

ấ ượ

ừ

ử

c hình thành t

nphân t

 Protein H p ch t đ amino acid

Ứ Ứ

ụ ụ

ủ ủ

4. ng d ng c a xúc tác 4. ng d ng c a xúc tác

ấ

ả

ả ế

ọ

qúa trình hóa h c, đ c bi

ơ ể t trong c th

sinh

v tậ

Xúc tác men (enzim)  Xúc tác enzim Có b n ch t protein, có kh năng xúc tác cho ặ

Xúc tác Enzin

ấ ượ

ả

S n xu t r

u Etylic C

2H5OH

Xúc tác : men

Xúc tác Enzin ả ấ ượ S n xu t r

u bia

Men vi sinh v tậ

Bài giảng Bài 6: Động hóa học

Chủ đề:

ọ ọ

ộ ộ

Đ ng hóa h c Đ ng hóa h c

ậ ố

ưở ưở ưở

Ả Ả Ả

ệ 1.Khái ni m chung ả ứ 2.V n t c ph n ng ế ơ ở ủ 3.Lý thuy t c s c a ĐHH ộ ồ ủ ng c a n ng đ 4. nh h ệ ộ ủ t đ ng c a nhi 5. nh h ấ ủ ng c a ch t xúc tác 6. nh h

ệ ệ 1.Khái ni m chung 1.Khái ni m chung Nhi

ọ ệ ộ t đ ng hóa h c: ề ự ễ ả di n bi n c a các p/u NC v kh năng t (cid:0) GTP < 0 : p/u t ự ả (cid:0) GTP > 0 : p/u không t (cid:0) GTP = 0 : p/u đ t t.thái cân b ng. ạ

ộ

ọ ề ơ

ệ ệ 1.Khái ni m chung 1.Khái ni m chung Hệ s t l ng

ệ ệ 1.Khái ni m chung 1.Khái ni m chung Ph n ng đ n gi n ơ ả ở ỉ ả P/u ch x y ra 2KClO3 (cid:0) Ví d :ụ

ệ ệ 1.Khái ni m chung 1.Khái ni m chung Phân t ử ố là s phân t ố ử s ộ ả ứ ơ ấ m t ph n ng s c p. P/u đ n phân t ử là ph n ng trong đó ch có 1 phân t ơ

ệ ệ 1.Khái ni m chung 1.Khái ni m chung ử là ph n ng trong đó ch có 2 phân t

ử là ph n ng trong đó ch có 3 phân t

ồ

ệ ệ 1.Khái ni m chung 1.Khái ni m chung Ph n ng đ ng th ể ả ứ ỉ ả ệ ồ P/u ch x y ra trong h đ ng th (ch t p/u & sp ộ cùng m t pha)

Ví d :ụ  P/u : x y ra ả

ị ể

ả ứ P/u ch x y ra trong h d th (ch t p/u & sp m t vài pha)

2.V n t c ph n ng 2.V n t c ph n ng V n t c p/u hoá h c

ả ứ ả ứ ằ ọ xác đ nh b ng bi n thiên ặ ạ

ậ ố ậ ố ậ ố ồ

ả ứ

Cho ph n ng:

ậ ố

ậ ố ứ

ờ V n t c t c th i

ươ

ả ứ

ằ

ố ố ớ ỗ k0 : h ng s ñ i v i m i ph n ng

Phản ứng bậc nhất đơn giản Phản ứng bậc nhất đơn giản

kt

Aln

Bán sinh phản ứng (Half-Life) t1/21/2 Bán sinh phản ứng (Half-Life) t • Half-life t1/2 là thời gian để nồng độ tác chất

Phản ứng bậc hai đơn giản Phản ứng bậc hai • Cho phản ứng bậc hai với chỉ một tác chất A

Bán sinh phản ứng (Half-Life) t1/2  Bán sinh phản ứng (Half-Life) t1/2 phụ thuộc

Thuyết va chạm Thuyết va chạm

Thuyết va chạm Thuyết va chạm

Ạ Ộ Ạ Ộ

Ế Ế

Ạ Ạ THUY T VA CH M HO T Đ NG THUY T VA CH M HO T Đ NG

…….Br ạ ộ Ph c ch t ho t đ ng

ị ị

ướ ướ

Năng lượng họat hóa (Activation Energy) Năng lượng họat hóa (Activation Energy)

Ả Ả

ưở ưở

ủ ủ

4. nh h 4. nh h

ng c a xúc tác ng c a xúc tác

ệ ệ 1.Khái ni m xúc tác 1.Khái ni m xúc tác ươ :(cid:0) t c đ p/u Ch t xúc tác d ng

ơ ơ

ế ế

2.C ch quá trình xúc tác 2.C ch quá trình xúc tác ấ

ơ ơ

2.C ch qúa trình xúc tác 2.C ch qúa trình xúc tác

ế ấ

ụ ị ể (Thuy t h p ph )

ế ế Quá trình xúc tác d th

ề ặ

ụ

ấ

ấ 1.H p ph lên b m t ch t xúc tác

ứ

ứ

ụ

ấ

ấ ấ ạ 2.P/u t o ph c ch t h p ph (ph c ch t ề ặ b m t)

ả

ụ(cid:0)

ẩ

ấ

ả

ấ i ph p ph

ể ể