PHẢN ỨNG XÚC TÁC

Chia sẻ: Nguyen Uyen | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:18

Thêm vào BST

Báo xấu

56
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'phản ứng xúc tác', 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 XÚC TÁC

Chöông 11 PHAÛN ÖÙNG XUÙC TAÙC I. Ñònh nghóa, phaân loaïi, ñaëc tính cuûa p/ö xuùc taùc II. Phaûn öùng xuùc taùc ñoàng theå III. Phaûn öùng xuùc taùc dò theå
I. ÑÒNH NGHÓA • Xuùc taùc laø chaát laøm thay ñoåi vaän toác cuûa phaûn öùng baèng caùch laøm thay ñoåi naêng löôïng hoaït hoùa cuûa phaûn öùng. Xuùc taùc döông: laøm taêng toác ñoä phaûn öùng Xuùc taùc aâm: laøm giaûm toác ñoä phaûn öùng • Phaûn öùng töï xuùc taùc: saûn phaåm cuûa phaûn • öùng laø chaát xuùc taùc cho phaûn öùng.
• Chaát xuùc taùc tham gia vaøo giai ñoaïn sô caáp cuûa phaûn öùng, laøm thay ñoåi cô cheá phaûn öùng. • - Thaønh phaàn hoùa hoïc khoâng ñoåi, ñöôïc giöõ nguyeân khi phaûn öùng keát thuùc • - Traïng thaùi vaät lyù coù theå thay ñoåi. •
PHAÂN LOAÏI • Xuùc taùc ñoàng theå: • chaát xuùc taùc cuøng pha vôùi caùc chaát phaûn öùng, dung dòch axit, bazô hay muoái cuûa chuùng. • Xuùc taùc dò theå: • chaát xuùc taùc khoâng cuøng pha vôùi caùc chaát phaûn öùng: oxit kim loaïi, kim loaïi, zeolite, … Toác ñoä phaûn öùng phuï thuoäc raát nhieàu vaøo beà maët tieáp xuùc pha.
ÑAËC ÑIEÅM 1. Xuùc taùc khoâng theå gaây neân phaûn öùng, khoâng laøm thay ñoåi tính chaát nhieät ñoäng Phaûn öùng coù ΔG > 0 thì khoâng bao giôø tìm ñöôïc chaát xuùc taùc cho phaûn öùng xaûy ra. Chaát xuùc taùc cho phaûn öùng thuaän cuõng xuùc taùc cho pöù nghòch
2. Xuùc taùc khoâng laøm chuyeån dòch vò trí caân baèng, chæ coù taùc duïng laøm thay ñoåi toác ñoä phaûn öùng ñeå nhanh choùng ñaït tôùi caân baèng. Phaûn öùng khoâng xuùc taùc: A + B → AB Phaûn öùng coù xuùc taùc: A + K → AK AK + B → AB + K toång A + B → AB ΔG = const. • Ta coù: ΔG = - R.T.lnKcb → Kcb = const. • Maø
• 3. Xuùc taùc laøm thay ñoåi naêng löôïng hoaït hoùa cuûa phaûn öùng Phaûn öùng xuùc taùc ñoàng theå
Vôùi ΔE = E – Ek kk k0 ΔE / RT = .e = e ΔE / RT vaø kok/ko = 1 k k0 Phaûn öùng E Xuùc Ek ΔE e ΔE / RT taùc Kcal/mol 2HI → I2 + H2 44 Au 14 30 8,8.1010 Pt 25 19 8,4.1010 2NH3 → N2 + 3H2 78 W 30 39 1,6.1014 Fe 42 36 1,3.1013 2SO2 + O2 60 Pt 15 45 2,6.1016 → 2SO3 Pd 22 28 1,6.1010
4. Xuùc taùc coù tính choïn loïc Moãi chaát xuùc taùc chæ laøm taêng toác ñoä cho moät hoaëc moät vaøi phaûn öùng. Cu C2 H 5OH ⎯⎯⎯⎯ CH3CHO + H 2 → 240 − 250o C Al2O3 ,ThO2 C2 H 5OH ⎯⎯⎯⎯ CH 2 = CH 2 + H 2O → 330-360oC H 2 SO4 C2 H 5OH ⎯⎯⎯ CH3CH 2 − O − CH 2CH 3 → 140o C C2 H 5OH ⎯400−,450OC → CH 2 = CH − CH = CH 2 + H 2O + H 2 ZnO Cr2 3 ⎯⎯⎯ o
II. PHAÛN ÖÙNG XUÙC TAÙC ÑOÀNG THEÅ Xuùc taùc phaân boá trong heä daïng ion hay phaân töû, raát ñoàng ñeàu. Ví duï: - Phaûn öùng ester hoùa - Phaûn öùng thuûy phaân ester - Polymer hoùa caùc olephin, - Phaûn öùng nghòch ñaûo ñöôøng
Quan ñieåm cuûa lyù thuyeát xuùc taùc ñoàng theå • Chaát xuùc taùc seõ töông taùc vôùi chaát tham gia phaûn öùng, hình thaønh phöùc chaát hoaït ñoäng keùm beàn. • Quaù trình hình thaønh saûn phaåm trung gian laø thuaän nghòch, xaûy ra nhanh. • Phöùc hoaït ñoäng phaân huûy, traû laïi xuùc taùc. • Toác ñoä phaûn öùng tæ leä noàng ñoä phöùc hoaït ñoäng.
Xeùt phaûn öùng ñôn giaûn: A → B. Khi coù xuùc taùc: k1 k3 A + K ⇔ AK * ⎯⎯→ B + K k2 K cb .[A ].[K ]0 [AK *] k1 → [AK *] = Ta coù: K cb = = k 2 [A ].([K ]0 − [AK *]) 1 + K cb .[A ] k1 .[A ][K ]0 → . k2 [AK *] = k1 .[A ] 1+ k2 k1 Toác ñoä quaù trình laø söï .[A ][K ]0 . phaân huûy [AK*], (giai d[A ] k2 = k 3 .[AK *] = k 3 . − ñoaïn chaäm nhaát) k1 dt .[A ] 1+ k2
Nhaän xeùt: Toác ñoä phaûn öùng phuï thuoäc vaøo caû noàng ñoä taùc chaát laãn chaát xuùc taùc. Neáu k1.[A] >> k2: phaûn öùng theo chieàu hình thaønh nhieàu chaát trung gian. d[A ] vaän toác phaûn öùng phuï thuoäc chuû = k'.[K ]0 yeáu vaøo noàng ñoä chaát xuùc taùc. − dt Neáu k2 >> k1.[A] d[A ] k 1 .k 3 .[A ] .[K ]0 = k'.[A ][K ]0 . − = k 2 + k 1 .[A ] dt toác ñoä phaûn öùng phuï thuoäc caû noàng ñoä taùc chaát laãn chaát xuùc taùc.
III. PHAÛN ÖÙNG XUÙC TAÙC DÒ THEÅ • Ví duï: H2 + C2H4 → C2H6
Caùc giai ñoaïn trong pöù xuùc taùc dò theå • + Khueách taùn taùc chaát ñeán beà Tác chất maët xuùc taùc. 1 PHA KHÍ • + Haáp phuï taùc chaát leân beà maët 2 xuùc taùc. 3 PHA LỎNG 45 • + Phaûn öùng xaûy ra treân beà maët xuùc taùc. 6 • + Giaûi haáp saûn phaåm khoûi beà MAO CHẤT QUẢN maët xuùc taùc. RẮN XỐP • + Khueách taùn saûn phaåm ra 78 9 khoûi vuøng phaûn öùng.
Toác ñoä chung cuûa pöù xuùc taùc dò theå • Naêm giai ñoaïn coù toác ñoä khaùc nhau. • Giai ñoaïn chaäm nhaát quyeát ñònh toác ñoä. • - Haáp phuï vaø giaûi haáp thöôøng nhanh ñaït caân baèng, ít aûnh höôûng ñeán toác ñoä. • - Giai ñoaïn phaûn öùng hoùa hoïc chaäm: phaûn öùng xaûy ra trong vuøng ñoäng hoïc − E / RT k = k 0 .e • - Giai ñoaïn khueách taùn chaäm: phaûn öùng xaûy ra trong vuøng khueách taùn D = D 0 .e − E kt / RT
Thaønh phaàn cuûa chaát xuùc taùc raén –Trung taâm hoaït ñoäng •Laø nôi phaûn öùng xaûy ra (haàu heát kim loaïi/ oxit kim loaïi/ axit raén) •Laø caùc phaân töû naèm treân beà maët pha raén, thöôøng ôû caùc vò trí ñaëc bieät: khuyeát taät, loài loõm… –Chaát mang •Phaân taùn trung taâm hoaït ñoäng •Taêng beà maët rieâng •Taêng ñoä beàn xuùc taùc •Coù theå ñoàng thôøi laø trung taâm •hoaït ñoäng
Ñaùnh giaù chaát xuùc taùc raén • - Hoaït tính xuùc taùc • Taêng toác toát cho phaûn öùng mong muoán • - Ñoä choïn loïc • Taêng toác cho caùc pöù mong muoán, öùc cheá caùc pöù khoâng mong muoán • Trong nhieàu tröôøng hôïp, ñoä choïn loïc coøn quan troïng hôn hoaït tính xuùc taùc, khoù khoáng cheá hôn • - Ñoä beàn, ñoä oån ñònh • Khoâng bò giaûm hoaït tính xuùc taùc do : taïp chaát trong doøng nguyeân lieäu; trung taâm hoaït ñoäng bò phaân huûy nhieät, bay hôi, phaân ly; soác aùp suaát …