PHẢN ỨNG DÂY CHUYỀN - PHẢN ỨNG QUANG HÓA

Chia sẻ: Nguyen Uyen | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

Thêm vào BST

Báo xấu

358
lượt xem 59
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'phản ứng dây chuyền - phản ứng quang hóa', khoa học tự nhiên, hoá học phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: PHẢN ỨNG DÂY CHUYỀN - PHẢN ỨNG QUANG HÓA

Chương 10 PHẢN ÖÙNG DAÂY CHUYEÀN PHAÛN ÖÙNG QUANG HOÙA
I. PHAÛN ÖÙNG DAÂY CHUYEÀN Laø phaûn öùng ñaëc bieät dieãn ra theo nhieàu giai ñoaïn (coù theå laø pöù noái tieáp, song song, thuaän nghòch … ) Hôïp chaát trung gian laø nhöõng tieåu phaân (haït) hoaït ñoäng cao, thôøi gian toàn taïi raát ngaén. Coù theå laø nguyeân töû, nhoùm nguyeân töû, goác töï do …
Ví duï Phaûn öùng chaùy, pöù oxy hoùa chaäm Pöù cuûa caùc hydrocarbon: truøng hôïp, phaân huûy Pöù quang hoùa Pöù taïo HCl, HBr (töø H2 vaø X2)
Cô cheá: coù 3 giai ñoaïn chính (I) Giai ñoaïn khôi maøo (taïo maàm daây chuyeàn) - taïo ra haït hoaït ñoäng - nhôø taùc duïng cuûa nhieät, aùnh saùng, tia phoùng xaï, va chaïm … (II) Giai ñoaïn phaùt trieån maïch ( ↑ daây chuyeàn) - caùc haït hoaït ñoäng tham gia caùc phaûn öùng ñeå taïo ra saûn phaåm vaø caùc haït hoaït ñoäng khaùc - pöù tieáp dieãn theo nhieàu chu kyø taïo maïch pöù (III) Giai ñoaïn ñöùt maïch (ngaét daây chuyeàn) - caùc haït hoaït ñoäng maát ñi, taïo saûn phaåm vaø caùc haït khoâng hoaït ñoäng - do pöù vôùi nhau hay va chaïm vôùi thaønh bình
Ñaëc ñieåm Baäc pöù khoâng phaûi soá nguyeân Toác ñoä pöù phuï thuoäc vaøo hình daùng, kích thöôùc, vaät lieäu cheá taïo bình pöù Ñoä daøi maïch daây chuyeàn phuï thuoäc vaøo baûn chaát taùc chaát & caùc ñieàu kieän phaùt trieån cuûa taùc chaát Thöôøng keøm theo hieän töôïng noå Nhaïy caûm vôùi chaát trô, chaát laï (laøm thay ñoåi maïnh vaän toác pöù)
Phaân loaïi: Phaûn öùng daây chuyeàn khoâng phaân nhaùnh: 1 haït hoaït ñoäng maát ñi taïo ra 1 haït hoaït ñoäng khaùc Phaûn öùng daây chuyeàn coù phaân nhaùnh: 1 haït hoaït ñoäng maát ñi taïo ra >1 haït hoaït ñoäng khaùc Phaân nhaùnh thöôøng xuyeân & khoâng thöôøng xuyeân
Ñoäng hoïc cuûa phaûn öùng daây chuyeàn 1. Phaûn öùng daây chuyeàn khoâng phaân nhaùnh Xeùt tröôøng hôïp chaát khôi maøo ñöôïc taïo ra suoát quaù trình phaûn öùng. Goïi τ laø thôøi gian soáng cuûa moät haït hoaït ñoäng α laø xaùc suaát maïch tieáp tuïc keùo daøi β laø xaùc suaát ñöùt daây chuyeàn → α + β = 1 no laø soá haït hoaït ñoäng taïo thaønh/ 1 ñvò thôøi gian n laø soá haït hoaït ñoäng ôû thôøi ñieåm t /1cm3
ÔÛ thôøi ñieåm t, trong bình coù n haït hoaït ñoäng, Soá haït maát ñi trong moät ñôn vò thôøi gian laø n.β/τ dn n Toác ñoä taïo neân haït hoaït tính: = no − β τ dt (toác ñoä cuûa pöù daây chuyeàn) β β ⎛ − t⎞ ⎛ − t⎞ noτ 1 − e τ ⎟ = nS ⎜ 1 − e τ ⎟ ⇒n= ⎜ β⎝ ⎠ ⎝ ⎠
Nhaän xeùt Khi pöù ñaït traïng thaùi oån ñònh: soá haït sinh ra = soá hatï maát ñi n = nmax = nS -> Soá haït hoaït ñoäng khoâng ñoåi: nS no WS = = - Toác ñoä phaûn öùng : τ β
Khi coù chaát trô thì xaùc suaát ñöùt daây chuyeàn goàm: Ñöùt maïch khoâng do chaát trô β1 Ñöùt maïch do chaát trô β2 = kCtrô β = β1 + β2 = β1 + kCtrô Töø thôøi ñieåm t’, quaù trình taïo maàm khoâng tieáp dieãn nöõa: no = 0 dn n =− β τ dt Toác ñoä giaûm soá haït β noτ ( t − t ') − ⇒n= e τ hoaït ñoäng: β
2. Phaûn öùng daây chuyeàn coù phaân nhaùnh Goïi δ laø xaùc suaát phaân nhaùnh nδ dn n n = no − ( β − δ ) = no − β + τ τ τ dt t noτ ⎛ − ( β −δ ) ⎞ 1− e τ ⇒n= ⎜ ⎟ β −δ ⎝ ⎠
Nhaän xeùt β = δ : n = not t ( β −δ ) − β > δ : t taêng thì e τ giaûm Soá haït hoaït ñoäng taêng chaäm theo thôøi gian & ñaït traïng thaùi oån ñònh noτ nS no nS = W= = β −δ τ β −δ ⎡ +τt (δ − β ) ⎤ noτ β
SÖÏ NOÅ DAÂY CHUYEÀN • Giôùi haïn 3 Xaûy ra khi δ > β Noå ôû nhieät ñoä cao PHAÛN (T>730K) vaø trong ÖÙNG CHAÄM vuøng aùp suaát giôùi haïn Giôùi haïn 2 Ngoaøi giôùi haïn noå thì NOÅ δ
II. PHAÛN ÖÙNG QUANG HOÙA Laø nhöõng phaûn öùng dieãn ra do taùc duïng cuûa aùnh saùng nhìn thaáy vaø töû ngoaïi (Vis & UV) coù böôùc soùng 8000 – 200Å Å Ví duï: Phaûn öùng quang hôïp 6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2
Ñaëc ñieåm cuûa pöù Quang hoùa Coù theå xaûy ra trong pha khí, loûng, raén Laø pöù phöùc taïp, goàm nhieàu giai ñoaïn, coù cô cheá daây chuyeàn hoaëc khoâng daây chuyeàn Ña soá pöù quang hoùa coù ΔG < 0 (aùnh saùng cung caáp naêng löôïng ñeå vöôït qua haøng raøo naêng löôïng) Moät soá pöù quang hoùa coù ΔG > 0 (aùnh saùng cung caáp naêng löôïng ñeå pöù xaûy ra)
Cô cheá goàm 2 giai ñoaïn Gñ sô caáp: haáp thuï löôïng töû aùnh saùng ñeå taïo haït hoaït ñoäng Ion hoùa NO + hν NO* NO+ + e− Phaân ly O3 + hν O3* O2 + O Gaây höù nhieät A + hν A* A + Q Phaùt huyønh quang A + hν A* A + hν Phaân ly do xuùc taùc A + hν A* + M D1 + D2 + M Khöû hoaït ñoäng A + hν A* + M A + M …. Quaù trình quang hoùa Gñ thöù caáp: caùc haït hoaït ñoäng tham gia caùc pöù, khoâng caàn naêng löôïng aùnh saùng gñ phaûn öùng hoùa hoïc
SÖÏ HAÁP THUÏ AÙNH SAÙNG Ñònh luaät Lambert – Beer Moãi 1 lôùp moâi tröôøng ñoàng theå coù beà daøy khoâng ñoåi haáp thuï 1 phaàn aùnh saùng ñi qua noù Tia tôiù, I0 dI Tia loù, I = K = kn − (UV, visible) I .dx C dI ⇒ − = k .n.dx l I n (phaân töû/cm3) C (mol/L) − knl ⇒ I = Ioe I : cöôøng ñoä aùnh saùng (erg/cm2.s) dx, l : ñoä daøy moâi tröôøng haáp thuï aùnh saùng K : heä soá ñaëc tröng cho khaû naêng haáp thuï aùnh saùng cuûa moâi tröôøng, tæ leä vôùi maät ñoä phaân töû
A = Io − I = Io (1− e ) −knl Ñoä haáp thuï aùnh = Io (1− e ) saùng: −εCl I D = − ln Maät ñoä quang: Io I Ñoä truyeàn qua Io ε : heä soá haáp thuï
CAÙC ÑÒNH LUAÄT CÔ SÔÛ CUÛA QUANG HOÙA HOÏC 1. ÑL cô sôû thöù nhaát : ÑL Vant’ Hoff Löôïng bieán ñoåi hoùa hoïc trong quang hoùa hoïc tæ leä thuaän vôùi quang naêng bò haáp thuï. dC = const. A = const.I o (1 − e ) − ε Cl − dt
a. Neáu l nhoû: thay l = dx dA = Io.ε.C.dx ⇒ − dC = const.I .ε .C .dx = k C 1 o dt Toác ñoä pöù quang hoùa tæ leä baäc 1 theo noàng ñoä e−ε Cl → 0 b. Neáu l lôùn: dC = const.I o ⇒− dt Toác ñoä pöù quang hoùa tæ leä baäc 0 theo noàng ñoä, tæ leä thuaän vôùi cöôøng ñoä aùnh saùng tôùi Io