CHÖÔNG 2

ÑOÄNG HOÏC PHAÛN ÖÙNG

1

I. Ñoäng hoïc phaûn öùng. II.

Phaûn öùng baäc 0, 1, 2, baäc n.

(cid:216) Phaûn öùng baäc 0. (cid:216) Phaûn öùng baäc 1. (cid:216) Phaûn öùng baäc 2. (cid:216) Phaûn öùng baäc n. (cid:216) Phaân tích soálieäu xaùc ñònh toác ñoäphaûn öùng.

(cid:216) Phöông phaùp tích phaân. (cid:216) Phöông phaùp vi phaân. (cid:216) Phöông phaùp giaùtrò ñaàu. (cid:216) Phöông phaùp baùn phaân raõ. (cid:216) Caùc phöông phaùp khaùc.

(cid:216) AÛnh höôûng cuûa nhieät ñoä.

2

Caùc loaïi phaûn öùng:

(cid:252)Phaûn öùng xaûy ra giöõa nhieàu theåtraïng (pha).

(cid:252)Phaûn öùng ñoàng nhaát: giöõa moät theåtraïng (raén,

loûng hoaëc khí).

3

(cid:252)Phaûn öùng thuaän nghòch, phaûn öùng moät chieàu.

• Theo ñònh luaät hoaït ñoäng khoái löôïng, toác ñoäcuûa phaûn öùng laøtích cuûa haèng soáphuïthuoäc nhieät ñoäK vaø 1 haøm noàng ñoächaát phaûn öùng

A

= -

KfC C (,,...) A

B

dC dt

(cid:159) A, B... laøcaùc chaát phaûn öùng. (cid:159) Haøm soá f(CA,CB,…) ñöôïc xaùc ñònh baèng thöïc nghieäm

A

= -

a b KC C A B

dC dt

4

a, β laøbaäc cuûa chaát phaûn öùng A, B K laøheäsoáphaûn öùng.

II.1.Ñoäng hoïc phaûn öùng

Xeùt 1 chaát phaûn öùng

n

KC

= -

dC dt

5

C: noàng ñoächaát phaûn öùng. •n: baäc cuûa phaûn öùng.

(ñôn vò K laøML -3T-1)

K

= -

dC dt •Giaûi phöông trình vi phaân treân vôùi ñieàu kieän t=0 : C=C0 C

C0

Phaûn öùng baäc 0

(cid:242)

K

t (cid:242) dCKdt = - t

0

C 0

CKt C =-

+

0

-

0

CCKt= (cid:222) Phaûn öùng baäc 0 coùdaïng laøñöôøng thaúng (cid:222) Noàng ñoätæleänghòch vôùi thôøi gian.

6

(ñôn vò K laø T-1)

Phaûn öùng baäc 1

KC

= -

Kdt

= -

•Giaûsöût=0 , C = C 0

dC dt dC C Laáy tích phaân phöông trình treân ta ñöôïc:

C

C0

Kt

-

e

Kt

-

0

0

lnC -lnC 0 = -Kt C (cid:219) = C 0 CC e =

t Ñoàthò phaûn öùng baäc 1 coùdaïng haøm muõ giaûm ñeàu vaø

t fi ¥ : C fi 0

7

x

log

x =

x lnln = ln102.3025

Ñoåi logarit coùcô soáe thaønh logarit coùcô soá10

'

C C -

=

K = '

010 K t K 2.3025

8

Ta ñöôïc: 2.3025(logC-logC0)=-K’t

2

Kdt

KC

= -

dC (cid:219)= - 2 C

dC dt (ñôn vò cuûa K laø L3M-1T-1)

Phaûn öùng baäc 2

Kt

+

1 1 = C C 0

(cid:222) =

C C 0

1

+

1 KC t 0

•Giaûsöût=0 : C = C 0

t fi ¥ : C fi 0

9

Ñoàthò cuûa 1/C coùdaïng ñöôøng thaúng, khi

1

nkt (1)

-

n

1 -

1

1 - =+ n C C 0

1

(cid:219) =

C C 0

n

1 -

1 n 1 -

nktC -

0

Ø 1(1) + º

ø ß

Phaûn öùng baäc n

10

•Vôùi n „ 1

Phaân tích soálieäu xaùc ñònh toác ñoäphaûn öùng

n

KC

= -

dC dt

•Döïa treân cô sôûphöông trình

11

1. Phöông phaùp tích phaân : (cid:216) xaùc ñònh baäc n (cid:216) tích phaân phöông trình treân ñeåcoùhaøm C(t) (cid:216) söûduïng khi coùsoálieäu ñaày ñuû

Baäc

Ñôn vò toác ñoä K

Ñieåm caét truïc tung

Heäsoá goùc

Bieán phuï thuoäc y

Bieán ñoäc laäp x

M(L3T)-1 T-1 L3(MT)-1 (L3M-1)n-1T-1

-K -K K (n-1)K

n=0 n=1 n=2 n=n

C lnC 1/C C1-n

t t t t

C0 lnC0 1/C0 1-n C0

Khi coùsoálieäu ñaày ñuû, ta veõ ñoàthò cuûa noùvaøso saùnh xem noùseõ ôûdaïng baäc naøo, töøñoùtính ra noàng ñoä.

12

Baûng bieåu theåhieän moät soáyeáu toátrong xaùc ñònh baäc phaûn öùng

n

KC

= -

2.Phöông phaùp vi phaân

Kn

C

-=

+

dC dt dC (cid:230) logloglog (cid:231) dt Ł

C

Chuoãi soá lieäu (C,t) ta seõ thay baèng

dC dt

(cid:230) log,log -(cid:231) Ł

(cid:246) (cid:247) ł

(cid:246) (cid:247) ł (cid:230) (cid:231) Ł

(cid:246) (cid:247) ł

•Laáy logarit hai veá

C i

C i

1 +

1 -

@

=

dC dttt

C D t D

- -

i

i

1 +

1 -

13

Döïa vaøo ñoàthò naøy xaùc ñònh ñöôïc: (cid:216) n laøheäsoágoùc ñöôøng thaúng (cid:216) log K: ñieåm caét truïc tung töøñoùsuy ra K (cid:216) duøng vi phaân ñeåxaáp xæxaùc ñònh dC/dt

3. Phöông phaùp giaùtrò ñaàu

Kn

C

-=

+

dC (cid:230) logloglog (cid:231) dt Ł

(cid:246) (cid:247) ł

(cid:216) xaùc ñònh baäc vaøhaèng soátoác ñoäK baèng phöông phaùp thöïc nghieäm töông öùng vôùi C0 vaø dCo/dt (cid:216) Caùch xaùcñònh gioáng nhöphöông phaùp vi phaân

14

(cid:216) ÖÙng duïng trong caùc phaûn öùng maønoùxaûy ra raát chaäm.

1

nkt (1)

-

n

1 -

4. Phöông phaùp baùn phaân ra: C(t50) = 0.5 C0

1

Töøphöông trình

n

1 -

• t50 : thôøi gian baùn phaân raõ, C = C0 khi t = 0 1 - =+ n C C 0

C 0

t

=

-

-

(cid:230) (cid:231) Ł

(cid:246) (cid:247) ł

1 1 n - (1) kCn 0

Ø Œ C Œ º

ø 1 œ œ ß

n

t

=

Ta coù

50

1 -

C

1 - 21 1 - kn (1) -

n 0

15

(cid:222)

1

loglog(1)log

=+

SOtn

0

n 1 - - 2 C - (1) k n -

50, logC0)

•Laáy logarit 2 veá:

Duøng ñoàthò xaáp xævôùi hai truïc toaïñoä(logt xaùc ñònh ñöôïc:

1

(1-n) laøheäsoágoùc

log

n 12 - - (1) k n -

laøñieåm caét truïc tung

16

Töøñoùtìm ra k

Caùc phöông phaùp khaùc

(cid:216) Phöông phaùp löôïng thöøa: duøng cho caùc phaûn

öùng coùnhieàu chaát phaûn öùng.

–phöông phaùp soá,

–phöông phaùp bình phöông toái thieåu.

17

(cid:216) Caùc phöông phaùp khaùc:

AÛnh höôûng cuûa nhieät ñoä

(cid:216) Toác ñoäcuûa haàu heát caùc phaûn öùng ñeàu taêng

theo nhieät ñoä.

(cid:216) Tröôøng hôïp toång quaùt noùtaêng xaáp xægaáp ñoâi

-

E RT a

khi T taêng 100C.

=

kTAe ) ( a

(cid:216) A: heäsoátaàn suaát (hay heäsoáhaøm muõ) (cid:216) E: naêng löôïng kích hoaït (J mol-1) (cid:216) R: haèng soákhí= 8.314 J mol -1K-1 (cid:216) Ta: T(0K)

18

(cid:216) phöông trình Arrhenius

)

a

1

-

2

T ET ( - a 2 RT T a a

2

1

e

=

) )

k T ( a k T ( a 1

Xaùc ñònh söïkhaùc bieät cuûa toác ñoäñoái vôùi hai nhieät ñoäkhaùc nhau

•Giaûñònh:

1

=

T T q - e 2 1

Ta2Ta1 = const vaøñaët: E RTaTa 2

eq = k T ) ( 2 k T ) ( 1

(cid:222)

0

020

T q -

2()(20 ) k kT =

19

Moâ hình hoaùnöôùc maët, nhieàu phaûn öùng ñöôïc thöïc hieän ôû t0=200C neân thöôøng söûduïng coâng thöùc

Baûng II-2: Baûng giaùtrò thöôøng söûduïng trong moâ hình chaát löôïng nöôùc.

10

=

=

q

Q 10

K K

(20) (10)

20

q 1.024 1.047 1.066 1.08 Q10 1.27 1.58 1.89 2.16 Phaûn öùng Trao ñoåi khí BOD Phaùt trieån taûo SOD

Ñoàthò moâ taûsöïphuïthuoäc vaøo nhieät ñoäöùng

1.1

q =

vôùi caùc giaùtrò khaùc nhau cuûa q

TK )( )20( T

1.066

q =

4

3

1.047

q =

1q =

2

1

0

21

0 10 20 30 40 T0C