Động hóa học - Chương 2

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:21

Thêm vào BST

Báo xấu

236
lượt xem 46
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phản ứng đơn giản là phản ứng một chiều mà biến hóa của nó chỉ có một giai đoạn duy nhất, đi trực tiếp từ chất đầu đến chất cuối. Về nguyên tắc các phản ứng hóa học diễn ra theo hai chiều ngược 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 được coi là phản ứng một chiều.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Động hóa học - Chương 2

5. Phản ứng bậc không III. PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM ĐO TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG XÁC ĐỊNH BẬC VÀ HẰNG SỐ TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG 1. Phương pháp đo tốc độ phản ứng 2. Xác định bậc phản ứng CHƯƠNG II ÐỘNG HÓA HỌC CỦA PHẢN ỨNG ÐƠN GIẢN I. PHẢN ỨNG ĐƠN GIẢN Phản ứng đơn giản là phản ứng một chiều mà biến hóa của nó chỉ có một giai đoạn duy nhất, đi trực tiếp từ chất đầu đến chất cuối. Về nguyên tắc các phản ứng hóa học diễn ra theo hai chiều ngược 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 được 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 như thế gọi là phản ứng hoàn toàn. II. CÁCQUI LUẬT ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG ĐƠN GIẢN Ta sẽ khảo sát một số phản ứng bậc 1, 2, 3. 1 Phản ứng bậc 1 TOP
Hình 2.1: Sự thay đổi nồng độ chất phản ứng theo thời gian trong phản ứng đơn giản Trong quá trình phản ứng nồng độ chất phản ứng A giảm, lượng biến hóa của nó chính là lượng sản phẩm tạo thành tăng. c. Thứ nguyên của hằng số tốc độ Từ phương trình động học của phản ứng:
Hình 2.2: Chu kỳ bán hủy phản ứng bậc 1 e. Áp dụng các qui luật động học của phản ứng bậc 1 cho quá trình phóng xạ:
2 Phản ứng bậc hai TOP 2.1 Trường hợp 1 (a = b)
Nếu tính từ đầu t = 0 thì thời gian cần là: 3t1/2 + 4t1/2 = 7t1/2.
Hình 2.3: Chu kỳ bán hủy của phản ứng bậc hai Hình vẽ cho ta thấy thời gian tổng quát diễn ra phản ứng bậc 2 lâu hơn phản ứng bậc 1, cũng tương tự như thế, phản ứng bậc 3 lại lâu hơn phản ứng bậc 2. Bởi vì càng về sau thì phản ứng bậc 2 càng chậm hơn phản ứng bậc 1. Kết luận: phản ứng bậc càng cao thì diễn ra càng chậm. =
Ðây là phương trình động học, của phản ứng bậc 1. Như vậy, đối với phản ứng bậc 2, khi sử dụng nồng độ của chất này rất lớn hơn chất kia ( b >> a) thì phản ứng sẽ giảm từ bậc 2 xuống bậc 1, và bậc của phản ứng là bậc đối với chất có nồng độ bé hơn (ở đây chất A). Trường hợp này gặp trong phản ứng thủy phân. c. Thời gian bán hủy Ðối với phản ứng bậc 2 của hai chất A và B có nồng độ ban đầu khác nhau, người ta không xác định được thời gian bán hủy cho phản ứng mà chỉ xác định cho từng chất riêng rẽ, ví dụ: xác định thời gian bán hủy đối với chất A.
3 Phản ứng bậc ba TOP 3.1 Trường hợp I
3.2 Trường hợp II
3.3 Trường hợp III
Từ phương trình này ta thấy đối với phản ứng bậc ba của ba chất A, B, C có nồng độ ban đầu khác nhau, khi sử dụng nồng độ của một chất này rất lớn hơn của một chất kia, thì làm giảm bạc của phản ứng từ bậc ba xuống bậc hai. Tóm lại, ta có thể sử dụng phương pháp dùng nồng độ của một chất này lớn hơn nồng độ của chất kia để làm giảm bậc của phản ứng. Trường hợp này gặp trong thực tế đối với phản ứng thủy phân, giảm từ phản ứng bậc hai xuống bậc một. c. Thứ nguyên của k 4 Phản ứng bậc n TOP
5 Phản ứng bậc không TOP a. Ví dụ về phản ứng bậc không: Hình 2.4: Mô tả phản ứng bậc không
Hệ phản ứng gồm lớp Este bảo hòa nằm trên dung dịch este trong nước. Từ đó, ta có thể kết luận: Phản ứng bậc 0 là phản ứng mà tốc độ v không thay đổi theo thời gian, còn nồng độ chất phản ứng thay đổi theo quy luật tuyến tính với thời gian t. Hình 2.5: Sự phụ thuộc (a) tốc độ phản ứng vào t; (b) Nồng độ chất phản ứng vào t.
Bảng 2.1: Ðộng học của phản ứng đơn giản III. PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM ĐO TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG, XÁC ĐỊNH BẬC VÀ HẰNG SỐ TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG 1 Phương pháp đo tốc độ phản ứng TOP Ðể tìm phương trình tốc độ, người ta sử dụng phương pháp qui ước xác định sự biến thiên nồng độ của một chất hoặc một số chất tham gia phản ứng theo thời gian. Trên cơ sở đó có thể xác định được tốc độ phản ứng. Vấn đề khảo sát tốc độ phản ứng cơ bản là vấn đề phân tích, vấn đề này được đơn giản khi biết được hệ số tỷ lượng trong phương trình phản ứng, phản ứng diễn ra một cách định lượng (phản ứng hoàn toàn), không tạo ra nhiều sản phẩm trung gian, không có phản ứng phụ. Có thể theo dõi nồng độ của một chất tham gia hoặc sản phẩm là đủ. Biến thiên nồng độ của những chất còn lại, có thể suy ra được. Bởi vì, các chất trong phản ứng tuân theo phương trình tỷ lượng. Với mục đích xác định nồng độ chất phản ứng có thể sử dụng phương pháp phân tích hóa học hoặc vật lý.
Trong trường hợp có thể ghi được đường cong của sự phụ thuộc của nồng độ vào thời gian, người ta xác định tốc độ bằng tiếp tuyến với đường cong tại thời điểm bất kỳ bởi vì: 2 Xác định bậc phản ứng TOP Ðể tìm được phương trình tốc độ trên cơ sở kết quả thực nghiệm cần giải quyết hai vấn đề: - Xác định bậc của phản ứng. - Xác định hằng số tốc độ phản ứng Về nguyên tắc, có thể xác định đồng thời bậc và hằng số tốc độ phản ứng. Nhưng dưới đây, chúng ta xác định chúng riêng rẽ. 2.1 Phương pháp thế Nguyên tắc: Xác định biến thiên nồng độ của chất nào đó ở thời điểm khác nhau, rồi lấy giá trị thực nghiệm thu được thế vào các dạng phương trình của phản ứng bậc 0, 1, 2, 3... xem phương trình nào có giá trị hằng số tốc độ không thay đổi, thì bậc phản ứng với phương trình đó. Trường hợp không tìm thấy một phương trình cho giá trị k không đổi, thì phản ứng nghiên cứu là phản ứng phức tạp, tìm cách thích hợp để xác định. Bảng 2.2: Số liệu động học của phản ứng (4) k1.104s-1 k2.103 k3.102 t(s) x x [A]o-[X] mol-1.l.s-1 mol-2.l2.s-1 (%) (mol/l) (mol/l) 600 27,9 0,086 0,218 2,37 2,17 1,95 1200 44,8 0,138 0,166 2,19 2,22 2,25 1800 64,2 0,167 0,138 1,90 2,20 2,97 2400 61,5 0,189 0,115 1,76 2,25 3,19 3600 70,5 0,216 0,088 1,49 2,25 3,36 7200 81,3 0,250 0,054 1,04 2,11 4,60 10800 87,1 0,267 0,037 0,85 2,19 6,70 14400 89,4 0,274 0,029 0,71 8,80 2,17 2,20 Nhìn vào bảng số liệu ta thấy, ứng với trường hợp phương trình phản ứng bậc 2, cho trị số k không đổi (cột 6 trong bảng), do đó bậc của phản ứng khảo sát trên là bậc 2.
2.2 Phương pháp đồ thị Nguyên tắc của phương pháp này là xây dựng đồ thị sự phụ thuộc của nồng độ vào thời gian C = f(t). Tìm xem dạng nào của hàm số cho đường biểu diễn là đường thẳng, thì bậc của phản ứng phải tìm ứng với dạng hàm số đó.
Hình 2.6: Sự phụ thuộc của nồng độ vào thời gian của các phản ứng bậc khác nhau.
Phương pháp này mang tên phương pháp Van't Hoff. Áp dụng phương pháp Van't Hoff vào việc nghiên cứu chất A nào đó thu được các số liệu thực nghiệm sau:
2.3 Phương pháp tốc độ đầu 2.4 Phương pháp chu kỳ bán hủy