Chuyên đề Động học của các phản ứng hóa học

- 0 / 0
(Tài liệu chưa được thẩm định)
Nguồn: st
Người gửi: Đồng Đức Thiện (trang riêng)
Ngày gửi: 18h:38' 19-02-2009
Dung lượng: 332.5 KB
Số lượt tải: 274
Nguồn: st
Người gửi: Đồng Đức Thiện (trang riêng)
Ngày gửi: 18h:38' 19-02-2009
Dung lượng: 332.5 KB
Số lượt tải: 274
Số lượt thích:
0 người
CHƯƠNG V
ĐỘNG HỌC CỦA CÁC PHẢN ỨNG HÓA HỌC
V.1. Khái niệm chung về động hóa học:
Động hóa học(ĐHH): bộ môn hóa học nghiên cứu tốc độ của phản ứng và cân bằng hóa học. ĐHH giúp cho việc thiết kế công nghệ hợp lí hơn, làm tăng hiệu qu? của sản xuất.
VD:
CH3COOH + C2H5OH ? CH3COOC2H5 + H2O, vì:
v = k[CH3COOH].[C2H5OH] ? BPƯ bằng 2
2NO + H2 ? N2O + H2O có v = k [NO]2 [H2] ? BPƯ bằng 3.
? BPƯ được xác định từ thực nghiệm, chỉ bằng tổng hệ số các chất phản ứng trong phương trình phản ứng đối với những pư đơn giản.
Baäc phaûn öùng: soá phaân töû caùc chaát phaûn öùng maø noàng ñoä quyeát ñònh toác ñoä cuûa phaûn öùng (TĐPÖ). Baèng toång soá muõ cuûa noàng ñoä caùc chaát phaûn öùng trong bieåu thöùc tính TĐPÖ vieát theo ñònh luaät taùc duïng khoái löôïng.
Gồm nhiều giai đoạn, chuyển qua một số tiểu phân trung gian, kế tiếp nhau trước khi tới các tiểu phân sản phẩm.
VD: 2N2O5 ? 4NO2 + O2 gồm 2 giai đoạn:
? N2O5 ? N2 O3 + O2
? N2O3 + N2O5 ? 4NO2
? Những pứ xảy ra như thế được gọi là p? phức tạp
VD: H2 + I2 2HI
Cô cheá phaûn öùng: con ñöôøng theo ñoù moät pứ hoùa hoïc xaûy ra. Moät pöù thöôøng:
Coù theå chæ laø moät giai ñoaïn, chuyeån tröïc tieáp töø caùc tieåu phaân (nguyeân töû, phaân töû, ion) chaát phaûn öùng tôùi caùc phaân töû saûn phaåm. Nhöõng pứ xaûy ra nhö theá ñöôïc goïi laø pứ ñôn giaûn.
? Phản ứng đồng thể và phản ứng dị thể:
Phản ứng đồng thể là pứ trong đó các chất tham gia pứ và sản phẩm pứ đều ở cùng 1 pha.
VD: pứ tổng hợp khí NH3 từ khi hydro và khí nitơ:
N2 (k) + 3H2 (k) ? 2 NH3 (k)
Phản ứng dị thể là pứ trong đó các chất tham gia pứ và sản phẩm pứ ở 1 vài pha khác nhau.
VD: pứ hòa tan kẽm trong dd axit HCl là pứ dị thể vì nó xảy ra trong hệ gồm 3 pha khác nhau là rắn (Zn), dd (HCl, ZnCl2) và khí (H2).
Zn (r) + 2HCl (l) ZnCl2 (l) + H2 (k)
V.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng:
Tốc độ phản ứng hóa học là đại lượng đặc trưng cho diễn biến nhanh hay chậm của một phản ứng hóa học
? TĐPƯ thường được xác định bằng độ thay đổi nồng độ (mol/lít) của chất tham gia pứ trong một đơn vị thời gian (phút, giây).
V=???
Đ/v pứ: aA + bB cC + dD
Tính theo chất pứ: nếu nồng độ chất A hay B ở thời điểm t1 là C1, ở thời điểm t2 là C2 thì TÑPÖ trung bình tính trong khoảng thời gian này là:
V=? -??? ? -?==
C2 – C1
t2 - t1
C
t
Tính theo sản phẩm: nếu nồng độ chất C hay D ở thời điểm t1 là C’1, ở thời điểm t2 là C’2 thì TÑPÖ trung bình tính trong khoảng thời gian này là:
V= ???? ? + ??
C’2- C’1
t2- t1
C
t
Tổng quát:
C
t
(dấu – dùng cho chất pứ; dấu + dùng cho sản phẩm pứ)
? TĐPƯ trung bình (tính trong kho?ng th?i gian no dĩ):
TÑPÖ töùc thôøi (tính tại thời điểm t nhất định) :
Các yếu tố chính ảnh hưởng quan trọng đ/v TĐPƯ là:
? nồng độ
nhiệt độ
xúc tác.
TĐ trung bình:
TĐ tức thời:
Đ/v pứ TQ: aA + bB cC + dD
V.2.2. Anh hưởng của nồng độ chất phản ứng:
"Trong hệ đồng thể, tại nhiệt độ xác định, TĐPƯ ở mỗi thời điểm tỉ lệ thuận với tích số nồng đô các tác chất với số mũ bằng hệ số tỷ lượng của các chất phản ứng"
Nội dung của định luật thể hiện trong biểu thức tốc độ pứ:
aA + bB = cC + dD :
v: tốc độ tức thời ở thời điểm nhất định;
C: nồng độ chất pứ ở thời điểm đó;
k: hệ số tỷ lệ và được gọi là hằng số tốc độ pứ;
a,b: bậc pứ theo chất pứ; a+b: bậc pứ của pứ
(V.1)
a. Định luật tác dụng khối lượng (Guldberg & Waage)
V =k. CAa.CBb
? Đ/v pứ thuận nghịch:
v = vt - vn
? Đ/v pư TQ:
? Nồng độ chất pứ tăng làm tăng TĐPƯ
? Cần lưu ý rằng định luật tác dụng khối lượng chỉ áp dụng chính xác cho pứ đồng thể đơn giãn - là những pứ chỉ diễn ra qua 1 giai đoạn. Trong trường hợp này số mũ ở nồng độ các chất pứ trong biểu thức tốc độ pứ, tức là bậc theo các chất pứ, đúng bằng hệ số tỷ lượng của chúng trong phương trình pứ.
? Nhưng đ/v các pứ phức tạp - là những pứ diễn ra qua nhiều giai đoạn, định luật tác dụng khối lượng không áp dụng được cách nghiêm nhặt. Trong nhiều pứ loại này số mũ ở nồng độ các chất pứ trong biểu thức tốc độ pứ, nghiã là bậc pứ, theo các chất pứ có giá trị khác với hệ số tỷ lượng của chúng.
Sở dĩ như vậy là vì tốc độ của pứ phức tạp được xác định bởi giai đoạn chậm nhất, mà giai đoạn này có thể có hệ số tỷ lượng của các chất pứ khác với hệ số tỷ lượng của pứ tổng cộng.
? B?c p? v bi?u th?c TDP? trong th?c t? được xác định bằng thực nghiệm.
VD: 2 N2O5 = 4 NO2 + O2 (1)
2 NO + O2 = 2NO2 (2)
? pứ (1) gồm 2 giai đoạn:
? có v = k.C
N2O5
N2O5 N2 O3 + O2 (chaäm) (I)
N2O3 + N2O5 4 NO2 (nhanh) (II)
P? (1) v (2) đều là pứ phức tạp vì chúng đều diễn ra qua 2 giai đoạn, nhưng dựa trên thực nghiệm người ta xác định được:
và do đó có BPƯ là 1 (không trùng với hệ số tỷ lượng của N2O5);
= = K1
[N2O2] = K1[NO]2
v= k2K1[NO]2[O2], biểu thức TĐPỨ thu được phù hợp với thực nghiệm
Do [N2O2]tg khó xác định, nên có thể dựa vào CB nhanh của giai đoạn (I) để tính:
Vì giai đoạn (II) xảy ra chậm, nên TĐPỨ được xác định dựa trên giai đoạn này,
V = k2[N2O2][O2]
NO + NO N2O2 (CB nhanh) (I)
N2O2 + O2 = 2NO2 (chậm) (II)
Trường hợp này do cơ chế 2 giai đoạn của pứ như sau:
v= kC2 C ? BPƯ là 3 (trùng với hệ số tỷ lượng của NO và O2).
NO
O2
pứ (2): 2NO + O2 = 2NO2 tuy cũng là pứ phức tạp, nhưng có :
K
b. Hằng số tốc độ phản ứng:
Hằng số tỉ lệ k được gọi là hằng số tốc độ, giá trị của nó chỉ phụ thuộc bản chất các chất p? và nhiệt độ p?.
k là đại lượng đặc trưng cho TĐPƯ ? k càng lớn thì TĐPƯ càng nhanh.
Theo tính tốn l thuy?t:
k = z . e - E*/ RT. eS*/R = ? . e - E*/ RT
Trong đó: Z- hệ số tỷ lệ va chạm giữa các chất pứ;
= z. e S*/R ;
E*, S*: năng lượng hoạt hóa, entropi hoạt hóa của pứ.
R- haèng soá khí ; T- nhieät ñoä tuyeät ñoái
Đ/v pứ nhất định = const nên k chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ
k là hằng số tại nhiệt độ nhất định.
VD đ/v pứ bậc 1: v= kC= - ? ? ? = - kdt
(V.2)
lnC = - kt + lnC0 K = ln [sec -1 ]
C0: nồng độ (mol/lít) của chất pứ ở thời điểm t = 0.
C: nồng độ của chất pứ sau khoảng thời gian t.
HSTÑ K khoâng phuï thuoäc vaøo ñôn vò bieåu thò noàng ñoä, noù coù thöù nguyeân nghòch ñaûo thôøi gian
YÙ nghóa vaät lyù cuûa K: khi CA = CB = 1 mol/lít
k = v k laø toác ñoä rieâng cuûa phaûn öùng.
K được xác định bằng cách l?y tích phn cc phuong trình động học tương ứng với các pứ có bậc khác nhau.
Cách xác định k:
dC
dt
dC
C
Lấy tích phân với giới hạn từ t =0 (C0) đến t (C)
c. Lý thuyết hoạt hóa và năng lượng hoạt hóa, entropi hoạt hóa:
Naêng löôïng hoaït hoùa (E*):
Theo lyù thuyeát hoaït hoùa muoán va chaïm coù hieäu quaû (xaûy ra pöù) thì caùc tieåu phaân va chaïm phaûi coù naêng löôïng dö toái thieåu naøo ñaáy so vôùi naêng löôïng trung bình cuûa caùc tieåu phaân trong heä ñeå thaéng ñöôïc löïc ñaåy giöõa caùc lôùp voû electron cuûa caùc tieåu phaân, ñeå coù theå va chaïm nhau, phaù huyû lieân keát cuõ, taïo lieân keát môùi.
? Năng lượng dư tối thiểu đó được gọi là năng lượng hoạt hóa của tiểu phân, còn tiểu phân có năng lượng dư tối thiểu đó được gọi là tiểu phân hoạt động.
? Bằng tổng NLHH của các chất pứ:
E* = aEA* + bEB* = Ett - Ebđ
? Bằng hiệu số giữa năng lượng tối thiểu ( Ett) cần thiết của hệ pứ để tương tác xảy ra và năng lượng ban đầu (Ebđ) của hệ pứ.
Tóm lại:
NLHH của chất là năng lượng tối thiểu cần cung cấp cho các tiểu phân để chúng trở thành hoạt động,
NLHH càng nhỏ, pứ càng dễ xảy ra, TDPU càng lớn.
VD: đ/v pứ : aA + bB = cC + dD
?Năng lượng hoạt hóa (NLHH) của pứ:
? Cơ chế pứ:
Theo quan niệm cũ: pứ diễn ra theo con đường tất cả liên kết cũ phải bị phá vở hết rồi liên kết mới mới được tạo thành. Con đường này đòi hỏi NLHH lớn.
VD: Theo cơ chế này pứ tổng hợp HI từ H2 và I2 đòi hỏi NLHH lớn: E* = E + E = 104 + 36 = 140kcal/mol
nên pứ khó xảy ra, nhưng thực tế pứ này tương đối dễ x?y ra.
Theo quan niệm mới: đa số pứ diễn ra qua giai đoạn tạo thành hợp chất trung gian hoạt động (phức chất hoạt động ); hợp chất này không bền sẽ phân hủy tạo thành sản phẩm.
Sự tạo thành phức chất hoạt động đòi hỏi NLHH nhỏ nên pứ dễ xảy ra. Nhu vậy theo cơ chế này:
? NLHH là năng lượng cần thiết để chuyển các chất pứ sang trạng thái phức chất hoạt động.
? Trong khi các lk cũ chưa bị phá vở hết thì lk mới đã được tạo thành.
VD: pứ tổng hợp HI theo cơ chế này có E* = 4 kcal/mol
Sơ đồ biểu diễn sự hình thành phức chất hoạt động H2..I2
H2 + I2 H2---- I2 2HI
Chất phản ứng Phức chất hoạt động Sản phẩm
Đường phản ứng
? NLHH của pứ thuận nghịch có trị số bằng hiệu ứng nhiệt của pứ thuận nghịch
Xeùt giaûn ñoà naêng löôïng cuûa pöù toång hôïp HI .
Theo cô cheá môùi:
Etn*= Et* - En* =(Htg - Hñ) – ( Htg - Hc)= Hc- Hñ
Etn*= Hc- Hñ = H0 =40 - 44= 4 kcal/mol
Theo cơ chế cũ:
Etn*`= Et*` - En*`=?(?Htg` - ?Hđ`) - ( ?Htg` - ?Hc`)?= ??Hc`- ?Hđ `?
? Etn*= ??Hc`- ?Hđ `?= ??H0? =?140 - 144?= 4 kcal/mol
Giản đồ năng lượng pứ tổng hợp HI
?NLHH của pứ có thể tính được khi biết 2 giá trị của hằng số TDPU k (k1, k2) ở 2 nhiệt độ khác nhau (T1, T2):
VD: Hằng số tốc độ của pứ phân hủy N2O5 thành NO2 và O2 ở 250C là 3,7.10-5 s-1 và ở 650C là 5,2.10-3 s-1. Hãy tính năng lượng hoạt hóa của pứ.
Giải: Áp dụng công thức trên, ta có:
E*= 8,314x x ln = 103458,8J/mol = 103,55 kJ/mol
298x338
338 -298
5,2.10-3
3,7.10-5
?Entropi hoạt hóa (S*):
? Không chỉ NLHH mà còn một số yếu tố khác nữa, như sự định hướng trong không gian khi va chạm của các tiểu phân, cũng có ảnh hưởng đến hiệu quả của va chạm, nghiã là có ảnh hưởng đến tốc độ pứ.
VD: Đ/v pứ tổng hợp HI nói trên để tạo thành phức chất hoạt động H2---I2 thì sự định hướng của các phân tử H2 và I2 khi va chạm theo trường hợp (a) sẽ thuận lợi hơn trường hợp (b).
? Dể xảy ra pứ, các tiểu phân phải có năng lượng cần thiết và phải có được sự định hướng thuận lợi nhất định khi va chạm.
? Entropi hoạt hóa đặctrưng cho xác suất định hướng có hiệu quả khi va chạm:
? Xét giãn đồ entropi của pứ tổng hợp HI theo cơ chế mới:
Stn* = St* - Sn* = (Stg - Sñ) – ( Stg -Sc) = Sc - Sñ = S
? entropi hoạt hóa của pứ thuận -nghịch bằng độ biến đổi entropi của pứ thuận - nghịch.
NLHH E*nhỏ, nhưng ?S*?lớn thì k vẫn rất bé và pứ xảy ra chậm;
ngược lại E* lớn, nhưng ?S*? bé thì pứ vẫn xảy ra nhanh.
Tóm lại theo thuyết hoạt hóa:
khi tăng nồng độ chất pứ làm tăng số tiểu phân hoạt động, làm tăng số va chạm có hiệu quả, dẫn đến tăng TDP?.
?hằng số tốc độ k, nghiã là TDP?, được quyết định bởi 2 yếu tố: ? năng lượng ho?t hĩa E*(y?u t? nang lu?ng entanpi H)
? s? d?nh hu?ng trong KG thu?n l?i (y?u t? hình học entropi S)
K= A. e
A là thừa số trước lũy thừa, đặc trưng cho sự định hướng trong KG thuận lợi khi va chạm giữa các tiểu phân pứ.
V.2.3. Anh hưởng của nhiệt độ:
a) Quy tắc (kinh nghiệm) Van`t Hoff:
"Khi tăng nhiệt độ lên 100C, TDPU trung bình tăng từ 2 ? 4 lần".
Giả sử ở t1 0C, một p? có tốc độ v1, ở t2 0C, p? có tốc độ v2
Theo Van`t Hoff, liên hệ giữa v1 và v2 như sau:
Số lần tăng này được gọi là hệ số nhiệt độ củaTDP?, được ký hiệu:
Đây là quy tắc kinh nghiệm, nên có sai số đáng kể (khoảng 20%), tuy nhiên có thể dùng để tính g?n dng hằng số t?c d? k, tốc độ v tang bao nhiu l?n..
VD: Xác định hằng số tốc độ k ở 300C và tính tốc độ pứ tăng lên bao nhiêu lần khi nhiệt độ tăng lên 1000 đ/v pứ phân hủy N2O5 thành NO2 và O2, biết rằng số k của pứ ở 00 và 600 C tương ứng bằng 7,9.10-7 và 2,57.10-3
Giải:
?Tính hằng số k ở 300C:
= (3,86)3 k30 = k0 x (3,86)3 = 7,9.10-7 = 3,6.10-5
? Tính độ tăng tốc độ pứ khi tăng nhiệt độ lên 1000:
Giữa HSTD k với nhiệt độ T tại đó p? xảy ra có liên hệ:
ln k = + b = - + ln k = .e = z.e .e
K: hằng số tốc độ pứ ; T : nhiệt độ tuyệt đối
a,b: các đại lượng xác định bằng thực nghiệm, về sau chứng minh:
? Theo lý thuyết hoạt hóa: khi đốt nóng tốc độ pứ tăng lên không phải do tăng số lần va chạm, mà là do tăng tiểu phân hoạt động. Điều này là do không tỷ lệ với :
e = = , maø khi nhieät ñoä taêng tæ soá
Số tiểu phân hoạt động
Tổng số tiểu phân của hệ
này tăng mạnh.
VD: đ/v pứ phân hủy N2O5, khi tăng T0 từ 00C?1000C, tỉ số này tăng lên 173800 lần
b)Phương trình (th?c nghi?m) Arrhénius
a. Khái niệm về xúc tác:
V.2.4. Anh hưởng của chất xúc tác:
Chất xúc tác là chất lm tang TDPU, ho?c gy nn p? n?u v? m?t nguyn t?c p? cĩ th? x?y ra.
Ch?t ?c ch? l ch?t lm cho TDP? ch?m l?i.
VD: glyxerin là chất ức chế của pứ oxyhóa Na2SO3 Na2SO4
Các đặc điểm của chất xúc tác:
Lượng chất xúc tác dùng ít hơn chất pứ rất nhiều lần.
Chất xúc tác không thay đổi về lượng cũng như về thành phần và tính chất hóa học sau pứ (về lý thuyết).
Mỗi chất xúc tác thường chỉ có tác dụng đ/v một pứ nhất định.
? P? xúc tác đồng thể l p? cĩ ch?t xc tc cng pha v?i h?n h?p p?, trải qua nhiều giai đoạn trong đó NLHH của giai đoạn nào cũng tương đối nhỏ.
có thể trải qua hai giai đoạn với chất trung gian là NO2:
?Pứ tuy phải trải qua nhiều bước, song chất xúc tác đã làm giảm NLHH của hệ khiến cho TDPU tăng nhanh.
? D?nh nghia: Chất xúc tác là nh?ng chất làm tang TDPU do tham gia vo tuong tc hĩa h?c v?i cc ch?t p? ? giai do?n trung gian, làm giảm năng lượng hoạt hóa, nhung sau p?, chất xúc tác không bị biến đổi về số lượng cũng như bản chất.
VD:
Chaát xuùc taùc dò theå haáp phuï ít nhaát moät trong nhöõng chaát pöù.
Pöù hoùa hoïc dieãn ra treân beà maët xuùc taùc taïi nhöõng vò trí xaùc ñònh (goïi laø taâm hoaït ñoäng) thöôøng laø nhöõng nguyeân töû coù hoùa trò chöa baõo hoøa.
VD: pöù hidro hoùa hôïp chaát höõu cô (nhö anken) coù xuùc taùc kim loaïi niken, platin...(kí hieäu chung laø M).
Khi cho hỗn hợp tác chất qua bột kim loại trên, kim loại hấp phụ một lượng lớn khí hidro, kết hợp vào mạng lưới tinh thể kim loại và chuyển thành các nguyên tử hidro.
?Nguyên tử hidro có hoạt tính mạnh hơn phân tử hidro, do đó pứ hidro hóa xảy ra:
Pứ xúc tác đồng thể là pứ có chất xúc tác cùng pha với hỗn hợp pứ, còn khi chất xúc tác có pha khác với hỗn hợp pứ thì đó là pứ xúc tác dị thể
Pứ xúc tác enzim một loại anbumin đặc biệt), là pứ hóa học xảy ra dưới tác dụng xúc tác của các chất albumin đặc biệt được gọi là các enzim (men). Những pứ này là những pứ hóa học xảy ra trong cơ thể sinh vật.
Ưu điểm của xúc tác enzim là có tính chọn lọc cao và các pứ xúc tác enzim xảy ra ở nhiệt độ thường, có hiệu suất lớn
VD: pứ thủy phân ure với xúc tác enzim ureaza:
(NH2)2CO + H2O = CO2 + 2 NH3
Pứ dây chuyền: là pứ gồm nhiều tương tác hóa học (tác dụng đơn giãn) xảy ra liên tiếp nhau, lặp đi lặp lại (các mắc xích) với sự tham gia của những tiểu phân đặc biệt được gọi là các gốc tự do.
Gốc tự do là những tiểu phân không bão hòa hóa trị (H , O, OH, Cl,…) do các phân tử bị phá vỡ dưới tác dụng chiếu sáng, đốt nóng, phóng điện,… tạo thành, có khả năng pứ rất lớn và khi một gốc tự do tham gia pứ mất đi thì sẽ xuất hiện nhiều gốc tự do mới tiếp tục pứ … tạo ra dây chuyền.
VD: các quá trình hóa học như sự oxi hóa (cháy, nổ) cracking, trùng hợp,…
Pứ dây chuyền có năng lượng hoạt hóa rất nhỏ, có khi bằng không.
Pứ dây chuyền bao gồm 3 giai đoạn cơ bản:
giai đoạn khơi mào tạo gốc tự do.
giai đoạn phát triển mạch.
giai đoạn ngắt mạch.
Pứ quang hóa: là pứ hóa học xảy ra dưới tác dụng của ánh sáng. Ánh sáng không phải là chất xúc tác cho pứ mà là tác nhân cung cấp NL cho pứ tạo ra gốc tự do. Pứ quang hóa mà tương tác hóa học xảy ra tỉ lệ thuận với lượng ánh sáng hấp thụ được, nghĩa là khi chất pứ hấp thụ 1 photon ánh sáng chỉ sinh ra tối đa 1 gốc tự do, sẽ xảy ra cách bình thường.
VD: pứ phân hủy AgBr dưới tác dụng của ánh sáng thành Ag và Br2 trong kỹ thuật ảnh; pứ quang hợp của cây xanh,….
Pứ quang hóa, trong đó sự hấp thụ ánh sáng chỉ đóng vai trò kích thích pứ xảy ra, còn sau đó pứ tự xảy ra không phụ thuộc vào lượng ánh sáng hấp thụ, nghĩa là khi chất pứ hấp thụ 1 photon lại sinh ra được nhiều gốc tự do, sẽ xảy ra theo kiểu dây chuyền.
VD: pứ tổng hợp HCl từ H2 và Cl2 khi được chiếu sáng sẽ xảy ra theo kiểu dây chuyền
Cl:Cl 2 Cl Cl + H:H HCl + H
h
h
H + Cl:Cl HCl + Cl….
h
(a): Không xúc tác:
Chaát xuùc taùc laøm giaûm NLHH pöù bằng cách thay đổi cơ chế pứ
Đường phaûn öùng
H
(b): Có xúc tác:
A + B
AB+ K
A + B? A-- -B ? AB , E1*
A + K ?A---K ? AK, E2*
AK + B? AK---B? AB + K, E3*
AK + B
Năng
lượng
A---B
AK--B
E*3
E*1
A+B+K
A--K
AB
E*xt
E*2
b. Tác dụng xúc tác:
Đ/v quá trình xúc tác đồng thể: chất xúc tác tham gia tạo phức chất hoạt động mới làm giảm NLHH pứ.
Cả E2* và E3* đều nhỏ hơn E1* làm cho các pứ khi có xúc tác đều xảy ra nhanh hơn khi không có xúc tác.
Chất xúc tác làm giảm năng lượng hoạt hóa pứ
Xét pứ: A + B = AB
H
VD: pứ CH3CHO(k) CH4(k) + CO (k)
khi không dùng xúc tác có E* = 45,5 kcal/mol,
còn khi dùng hơi iot làm xúc tác có E*= 32,5 kcal/mol.
Nhờ sự giảm NLHH này mà TĐPƯ tăng lên 500000 lần ở 5000K
(những tiểu phân không bão hòa hóa trị) tạo ra pứ dây chuyền, là pứ xảy ra rất mãnh liệt (nổ) vì có NLHH rất nhỏ hoặc bằng không.
VD: TĐPƯ 2CO + O2 = 2CO2 tăng lên mạnh khi dùng hơi nước làm xúc tác là do hơi nước cung cấp các gốc tự do H , O, OH tạo ra pứ dây chuyền :
OH + CO = CO2 + H
H + O2 = OH + O
O + CO = CO2
những nguyên nhân dẫn đến sự giảm NLHH ở pứ xúc tác chưa được giải thích tường tận cho tất cả các trường hợp, có thể là do có sự chuyển dịch electron và phân bố lại NL, làm cho các liên kết bị yếu đi hoặc bị phân cực hơn nên pứ kế tiếp chỉ cần 1 NLHH thấp.
Cung cấp gốc tự do
ĐỘNG HỌC CỦA CÁC PHẢN ỨNG HÓA HỌC
V.1. Khái niệm chung về động hóa học:
Động hóa học(ĐHH): bộ môn hóa học nghiên cứu tốc độ của phản ứng và cân bằng hóa học. ĐHH giúp cho việc thiết kế công nghệ hợp lí hơn, làm tăng hiệu qu? của sản xuất.
VD:
CH3COOH + C2H5OH ? CH3COOC2H5 + H2O, vì:
v = k[CH3COOH].[C2H5OH] ? BPƯ bằng 2
2NO + H2 ? N2O + H2O có v = k [NO]2 [H2] ? BPƯ bằng 3.
? BPƯ được xác định từ thực nghiệm, chỉ bằng tổng hệ số các chất phản ứng trong phương trình phản ứng đối với những pư đơn giản.
Baäc phaûn öùng: soá phaân töû caùc chaát phaûn öùng maø noàng ñoä quyeát ñònh toác ñoä cuûa phaûn öùng (TĐPÖ). Baèng toång soá muõ cuûa noàng ñoä caùc chaát phaûn öùng trong bieåu thöùc tính TĐPÖ vieát theo ñònh luaät taùc duïng khoái löôïng.
Gồm nhiều giai đoạn, chuyển qua một số tiểu phân trung gian, kế tiếp nhau trước khi tới các tiểu phân sản phẩm.
VD: 2N2O5 ? 4NO2 + O2 gồm 2 giai đoạn:
? N2O5 ? N2 O3 + O2
? N2O3 + N2O5 ? 4NO2
? Những pứ xảy ra như thế được gọi là p? phức tạp
VD: H2 + I2 2HI
Cô cheá phaûn öùng: con ñöôøng theo ñoù moät pứ hoùa hoïc xaûy ra. Moät pöù thöôøng:
Coù theå chæ laø moät giai ñoaïn, chuyeån tröïc tieáp töø caùc tieåu phaân (nguyeân töû, phaân töû, ion) chaát phaûn öùng tôùi caùc phaân töû saûn phaåm. Nhöõng pứ xaûy ra nhö theá ñöôïc goïi laø pứ ñôn giaûn.
? Phản ứng đồng thể và phản ứng dị thể:
Phản ứng đồng thể là pứ trong đó các chất tham gia pứ và sản phẩm pứ đều ở cùng 1 pha.
VD: pứ tổng hợp khí NH3 từ khi hydro và khí nitơ:
N2 (k) + 3H2 (k) ? 2 NH3 (k)
Phản ứng dị thể là pứ trong đó các chất tham gia pứ và sản phẩm pứ ở 1 vài pha khác nhau.
VD: pứ hòa tan kẽm trong dd axit HCl là pứ dị thể vì nó xảy ra trong hệ gồm 3 pha khác nhau là rắn (Zn), dd (HCl, ZnCl2) và khí (H2).
Zn (r) + 2HCl (l) ZnCl2 (l) + H2 (k)
V.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng:
Tốc độ phản ứng hóa học là đại lượng đặc trưng cho diễn biến nhanh hay chậm của một phản ứng hóa học
? TĐPƯ thường được xác định bằng độ thay đổi nồng độ (mol/lít) của chất tham gia pứ trong một đơn vị thời gian (phút, giây).
V=???
Đ/v pứ: aA + bB cC + dD
Tính theo chất pứ: nếu nồng độ chất A hay B ở thời điểm t1 là C1, ở thời điểm t2 là C2 thì TÑPÖ trung bình tính trong khoảng thời gian này là:
V=? -??? ? -?==
C2 – C1
t2 - t1
C
t
Tính theo sản phẩm: nếu nồng độ chất C hay D ở thời điểm t1 là C’1, ở thời điểm t2 là C’2 thì TÑPÖ trung bình tính trong khoảng thời gian này là:
V= ???? ? + ??
C’2- C’1
t2- t1
C
t
Tổng quát:
C
t
(dấu – dùng cho chất pứ; dấu + dùng cho sản phẩm pứ)
? TĐPƯ trung bình (tính trong kho?ng th?i gian no dĩ):
TÑPÖ töùc thôøi (tính tại thời điểm t nhất định) :
Các yếu tố chính ảnh hưởng quan trọng đ/v TĐPƯ là:
? nồng độ
nhiệt độ
xúc tác.
TĐ trung bình:
TĐ tức thời:
Đ/v pứ TQ: aA + bB cC + dD
V.2.2. Anh hưởng của nồng độ chất phản ứng:
"Trong hệ đồng thể, tại nhiệt độ xác định, TĐPƯ ở mỗi thời điểm tỉ lệ thuận với tích số nồng đô các tác chất với số mũ bằng hệ số tỷ lượng của các chất phản ứng"
Nội dung của định luật thể hiện trong biểu thức tốc độ pứ:
aA + bB = cC + dD :
v: tốc độ tức thời ở thời điểm nhất định;
C: nồng độ chất pứ ở thời điểm đó;
k: hệ số tỷ lệ và được gọi là hằng số tốc độ pứ;
a,b: bậc pứ theo chất pứ; a+b: bậc pứ của pứ
(V.1)
a. Định luật tác dụng khối lượng (Guldberg & Waage)
V =k. CAa.CBb
? Đ/v pứ thuận nghịch:
v = vt - vn
? Đ/v pư TQ:
? Nồng độ chất pứ tăng làm tăng TĐPƯ
? Cần lưu ý rằng định luật tác dụng khối lượng chỉ áp dụng chính xác cho pứ đồng thể đơn giãn - là những pứ chỉ diễn ra qua 1 giai đoạn. Trong trường hợp này số mũ ở nồng độ các chất pứ trong biểu thức tốc độ pứ, tức là bậc theo các chất pứ, đúng bằng hệ số tỷ lượng của chúng trong phương trình pứ.
? Nhưng đ/v các pứ phức tạp - là những pứ diễn ra qua nhiều giai đoạn, định luật tác dụng khối lượng không áp dụng được cách nghiêm nhặt. Trong nhiều pứ loại này số mũ ở nồng độ các chất pứ trong biểu thức tốc độ pứ, nghiã là bậc pứ, theo các chất pứ có giá trị khác với hệ số tỷ lượng của chúng.
Sở dĩ như vậy là vì tốc độ của pứ phức tạp được xác định bởi giai đoạn chậm nhất, mà giai đoạn này có thể có hệ số tỷ lượng của các chất pứ khác với hệ số tỷ lượng của pứ tổng cộng.
? B?c p? v bi?u th?c TDP? trong th?c t? được xác định bằng thực nghiệm.
VD: 2 N2O5 = 4 NO2 + O2 (1)
2 NO + O2 = 2NO2 (2)
? pứ (1) gồm 2 giai đoạn:
? có v = k.C
N2O5
N2O5 N2 O3 + O2 (chaäm) (I)
N2O3 + N2O5 4 NO2 (nhanh) (II)
P? (1) v (2) đều là pứ phức tạp vì chúng đều diễn ra qua 2 giai đoạn, nhưng dựa trên thực nghiệm người ta xác định được:
và do đó có BPƯ là 1 (không trùng với hệ số tỷ lượng của N2O5);
= = K1
[N2O2] = K1[NO]2
v= k2K1[NO]2[O2], biểu thức TĐPỨ thu được phù hợp với thực nghiệm
Do [N2O2]tg khó xác định, nên có thể dựa vào CB nhanh của giai đoạn (I) để tính:
Vì giai đoạn (II) xảy ra chậm, nên TĐPỨ được xác định dựa trên giai đoạn này,
V = k2[N2O2][O2]
NO + NO N2O2 (CB nhanh) (I)
N2O2 + O2 = 2NO2 (chậm) (II)
Trường hợp này do cơ chế 2 giai đoạn của pứ như sau:
v= kC2 C ? BPƯ là 3 (trùng với hệ số tỷ lượng của NO và O2).
NO
O2
pứ (2): 2NO + O2 = 2NO2 tuy cũng là pứ phức tạp, nhưng có :
K
b. Hằng số tốc độ phản ứng:
Hằng số tỉ lệ k được gọi là hằng số tốc độ, giá trị của nó chỉ phụ thuộc bản chất các chất p? và nhiệt độ p?.
k là đại lượng đặc trưng cho TĐPƯ ? k càng lớn thì TĐPƯ càng nhanh.
Theo tính tốn l thuy?t:
k = z . e - E*/ RT. eS*/R = ? . e - E*/ RT
Trong đó: Z- hệ số tỷ lệ va chạm giữa các chất pứ;
= z. e S*/R ;
E*, S*: năng lượng hoạt hóa, entropi hoạt hóa của pứ.
R- haèng soá khí ; T- nhieät ñoä tuyeät ñoái
Đ/v pứ nhất định = const nên k chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ
k là hằng số tại nhiệt độ nhất định.
VD đ/v pứ bậc 1: v= kC= - ? ? ? = - kdt
(V.2)
lnC = - kt + lnC0 K = ln [sec -1 ]
C0: nồng độ (mol/lít) của chất pứ ở thời điểm t = 0.
C: nồng độ của chất pứ sau khoảng thời gian t.
HSTÑ K khoâng phuï thuoäc vaøo ñôn vò bieåu thò noàng ñoä, noù coù thöù nguyeân nghòch ñaûo thôøi gian
YÙ nghóa vaät lyù cuûa K: khi CA = CB = 1 mol/lít
k = v k laø toác ñoä rieâng cuûa phaûn öùng.
K được xác định bằng cách l?y tích phn cc phuong trình động học tương ứng với các pứ có bậc khác nhau.
Cách xác định k:
dC
dt
dC
C
Lấy tích phân với giới hạn từ t =0 (C0) đến t (C)
c. Lý thuyết hoạt hóa và năng lượng hoạt hóa, entropi hoạt hóa:
Naêng löôïng hoaït hoùa (E*):
Theo lyù thuyeát hoaït hoùa muoán va chaïm coù hieäu quaû (xaûy ra pöù) thì caùc tieåu phaân va chaïm phaûi coù naêng löôïng dö toái thieåu naøo ñaáy so vôùi naêng löôïng trung bình cuûa caùc tieåu phaân trong heä ñeå thaéng ñöôïc löïc ñaåy giöõa caùc lôùp voû electron cuûa caùc tieåu phaân, ñeå coù theå va chaïm nhau, phaù huyû lieân keát cuõ, taïo lieân keát môùi.
? Năng lượng dư tối thiểu đó được gọi là năng lượng hoạt hóa của tiểu phân, còn tiểu phân có năng lượng dư tối thiểu đó được gọi là tiểu phân hoạt động.
? Bằng tổng NLHH của các chất pứ:
E* = aEA* + bEB* = Ett - Ebđ
? Bằng hiệu số giữa năng lượng tối thiểu ( Ett) cần thiết của hệ pứ để tương tác xảy ra và năng lượng ban đầu (Ebđ) của hệ pứ.
Tóm lại:
NLHH của chất là năng lượng tối thiểu cần cung cấp cho các tiểu phân để chúng trở thành hoạt động,
NLHH càng nhỏ, pứ càng dễ xảy ra, TDPU càng lớn.
VD: đ/v pứ : aA + bB = cC + dD
?Năng lượng hoạt hóa (NLHH) của pứ:
? Cơ chế pứ:
Theo quan niệm cũ: pứ diễn ra theo con đường tất cả liên kết cũ phải bị phá vở hết rồi liên kết mới mới được tạo thành. Con đường này đòi hỏi NLHH lớn.
VD: Theo cơ chế này pứ tổng hợp HI từ H2 và I2 đòi hỏi NLHH lớn: E* = E + E = 104 + 36 = 140kcal/mol
nên pứ khó xảy ra, nhưng thực tế pứ này tương đối dễ x?y ra.
Theo quan niệm mới: đa số pứ diễn ra qua giai đoạn tạo thành hợp chất trung gian hoạt động (phức chất hoạt động ); hợp chất này không bền sẽ phân hủy tạo thành sản phẩm.
Sự tạo thành phức chất hoạt động đòi hỏi NLHH nhỏ nên pứ dễ xảy ra. Nhu vậy theo cơ chế này:
? NLHH là năng lượng cần thiết để chuyển các chất pứ sang trạng thái phức chất hoạt động.
? Trong khi các lk cũ chưa bị phá vở hết thì lk mới đã được tạo thành.
VD: pứ tổng hợp HI theo cơ chế này có E* = 4 kcal/mol
Sơ đồ biểu diễn sự hình thành phức chất hoạt động H2..I2
H2 + I2 H2---- I2 2HI
Chất phản ứng Phức chất hoạt động Sản phẩm
Đường phản ứng
? NLHH của pứ thuận nghịch có trị số bằng hiệu ứng nhiệt của pứ thuận nghịch
Xeùt giaûn ñoà naêng löôïng cuûa pöù toång hôïp HI .
Theo cô cheá môùi:
Etn*= Et* - En* =(Htg - Hñ) – ( Htg - Hc)= Hc- Hñ
Etn*= Hc- Hñ = H0 =40 - 44= 4 kcal/mol
Theo cơ chế cũ:
Etn*`= Et*` - En*`=?(?Htg` - ?Hđ`) - ( ?Htg` - ?Hc`)?= ??Hc`- ?Hđ `?
? Etn*= ??Hc`- ?Hđ `?= ??H0? =?140 - 144?= 4 kcal/mol
Giản đồ năng lượng pứ tổng hợp HI
?NLHH của pứ có thể tính được khi biết 2 giá trị của hằng số TDPU k (k1, k2) ở 2 nhiệt độ khác nhau (T1, T2):
VD: Hằng số tốc độ của pứ phân hủy N2O5 thành NO2 và O2 ở 250C là 3,7.10-5 s-1 và ở 650C là 5,2.10-3 s-1. Hãy tính năng lượng hoạt hóa của pứ.
Giải: Áp dụng công thức trên, ta có:
E*= 8,314x x ln = 103458,8J/mol = 103,55 kJ/mol
298x338
338 -298
5,2.10-3
3,7.10-5
?Entropi hoạt hóa (S*):
? Không chỉ NLHH mà còn một số yếu tố khác nữa, như sự định hướng trong không gian khi va chạm của các tiểu phân, cũng có ảnh hưởng đến hiệu quả của va chạm, nghiã là có ảnh hưởng đến tốc độ pứ.
VD: Đ/v pứ tổng hợp HI nói trên để tạo thành phức chất hoạt động H2---I2 thì sự định hướng của các phân tử H2 và I2 khi va chạm theo trường hợp (a) sẽ thuận lợi hơn trường hợp (b).
? Dể xảy ra pứ, các tiểu phân phải có năng lượng cần thiết và phải có được sự định hướng thuận lợi nhất định khi va chạm.
? Entropi hoạt hóa đặctrưng cho xác suất định hướng có hiệu quả khi va chạm:
? Xét giãn đồ entropi của pứ tổng hợp HI theo cơ chế mới:
Stn* = St* - Sn* = (Stg - Sñ) – ( Stg -Sc) = Sc - Sñ = S
? entropi hoạt hóa của pứ thuận -nghịch bằng độ biến đổi entropi của pứ thuận - nghịch.
NLHH E*nhỏ, nhưng ?S*?lớn thì k vẫn rất bé và pứ xảy ra chậm;
ngược lại E* lớn, nhưng ?S*? bé thì pứ vẫn xảy ra nhanh.
Tóm lại theo thuyết hoạt hóa:
khi tăng nồng độ chất pứ làm tăng số tiểu phân hoạt động, làm tăng số va chạm có hiệu quả, dẫn đến tăng TDP?.
?hằng số tốc độ k, nghiã là TDP?, được quyết định bởi 2 yếu tố: ? năng lượng ho?t hĩa E*(y?u t? nang lu?ng entanpi H)
? s? d?nh hu?ng trong KG thu?n l?i (y?u t? hình học entropi S)
K= A. e
A là thừa số trước lũy thừa, đặc trưng cho sự định hướng trong KG thuận lợi khi va chạm giữa các tiểu phân pứ.
V.2.3. Anh hưởng của nhiệt độ:
a) Quy tắc (kinh nghiệm) Van`t Hoff:
"Khi tăng nhiệt độ lên 100C, TDPU trung bình tăng từ 2 ? 4 lần".
Giả sử ở t1 0C, một p? có tốc độ v1, ở t2 0C, p? có tốc độ v2
Theo Van`t Hoff, liên hệ giữa v1 và v2 như sau:
Số lần tăng này được gọi là hệ số nhiệt độ củaTDP?, được ký hiệu:
Đây là quy tắc kinh nghiệm, nên có sai số đáng kể (khoảng 20%), tuy nhiên có thể dùng để tính g?n dng hằng số t?c d? k, tốc độ v tang bao nhiu l?n..
VD: Xác định hằng số tốc độ k ở 300C và tính tốc độ pứ tăng lên bao nhiêu lần khi nhiệt độ tăng lên 1000 đ/v pứ phân hủy N2O5 thành NO2 và O2, biết rằng số k của pứ ở 00 và 600 C tương ứng bằng 7,9.10-7 và 2,57.10-3
Giải:
?Tính hằng số k ở 300C:
= (3,86)3 k30 = k0 x (3,86)3 = 7,9.10-7 = 3,6.10-5
? Tính độ tăng tốc độ pứ khi tăng nhiệt độ lên 1000:
Giữa HSTD k với nhiệt độ T tại đó p? xảy ra có liên hệ:
ln k = + b = - + ln k = .e = z.e .e
K: hằng số tốc độ pứ ; T : nhiệt độ tuyệt đối
a,b: các đại lượng xác định bằng thực nghiệm, về sau chứng minh:
? Theo lý thuyết hoạt hóa: khi đốt nóng tốc độ pứ tăng lên không phải do tăng số lần va chạm, mà là do tăng tiểu phân hoạt động. Điều này là do không tỷ lệ với :
e = = , maø khi nhieät ñoä taêng tæ soá
Số tiểu phân hoạt động
Tổng số tiểu phân của hệ
này tăng mạnh.
VD: đ/v pứ phân hủy N2O5, khi tăng T0 từ 00C?1000C, tỉ số này tăng lên 173800 lần
b)Phương trình (th?c nghi?m) Arrhénius
a. Khái niệm về xúc tác:
V.2.4. Anh hưởng của chất xúc tác:
Chất xúc tác là chất lm tang TDPU, ho?c gy nn p? n?u v? m?t nguyn t?c p? cĩ th? x?y ra.
Ch?t ?c ch? l ch?t lm cho TDP? ch?m l?i.
VD: glyxerin là chất ức chế của pứ oxyhóa Na2SO3 Na2SO4
Các đặc điểm của chất xúc tác:
Lượng chất xúc tác dùng ít hơn chất pứ rất nhiều lần.
Chất xúc tác không thay đổi về lượng cũng như về thành phần và tính chất hóa học sau pứ (về lý thuyết).
Mỗi chất xúc tác thường chỉ có tác dụng đ/v một pứ nhất định.
? P? xúc tác đồng thể l p? cĩ ch?t xc tc cng pha v?i h?n h?p p?, trải qua nhiều giai đoạn trong đó NLHH của giai đoạn nào cũng tương đối nhỏ.
có thể trải qua hai giai đoạn với chất trung gian là NO2:
?Pứ tuy phải trải qua nhiều bước, song chất xúc tác đã làm giảm NLHH của hệ khiến cho TDPU tăng nhanh.
? D?nh nghia: Chất xúc tác là nh?ng chất làm tang TDPU do tham gia vo tuong tc hĩa h?c v?i cc ch?t p? ? giai do?n trung gian, làm giảm năng lượng hoạt hóa, nhung sau p?, chất xúc tác không bị biến đổi về số lượng cũng như bản chất.
VD:
Chaát xuùc taùc dò theå haáp phuï ít nhaát moät trong nhöõng chaát pöù.
Pöù hoùa hoïc dieãn ra treân beà maët xuùc taùc taïi nhöõng vò trí xaùc ñònh (goïi laø taâm hoaït ñoäng) thöôøng laø nhöõng nguyeân töû coù hoùa trò chöa baõo hoøa.
VD: pöù hidro hoùa hôïp chaát höõu cô (nhö anken) coù xuùc taùc kim loaïi niken, platin...(kí hieäu chung laø M).
Khi cho hỗn hợp tác chất qua bột kim loại trên, kim loại hấp phụ một lượng lớn khí hidro, kết hợp vào mạng lưới tinh thể kim loại và chuyển thành các nguyên tử hidro.
?Nguyên tử hidro có hoạt tính mạnh hơn phân tử hidro, do đó pứ hidro hóa xảy ra:
Pứ xúc tác đồng thể là pứ có chất xúc tác cùng pha với hỗn hợp pứ, còn khi chất xúc tác có pha khác với hỗn hợp pứ thì đó là pứ xúc tác dị thể
Pứ xúc tác enzim một loại anbumin đặc biệt), là pứ hóa học xảy ra dưới tác dụng xúc tác của các chất albumin đặc biệt được gọi là các enzim (men). Những pứ này là những pứ hóa học xảy ra trong cơ thể sinh vật.
Ưu điểm của xúc tác enzim là có tính chọn lọc cao và các pứ xúc tác enzim xảy ra ở nhiệt độ thường, có hiệu suất lớn
VD: pứ thủy phân ure với xúc tác enzim ureaza:
(NH2)2CO + H2O = CO2 + 2 NH3
Pứ dây chuyền: là pứ gồm nhiều tương tác hóa học (tác dụng đơn giãn) xảy ra liên tiếp nhau, lặp đi lặp lại (các mắc xích) với sự tham gia của những tiểu phân đặc biệt được gọi là các gốc tự do.
Gốc tự do là những tiểu phân không bão hòa hóa trị (H , O, OH, Cl,…) do các phân tử bị phá vỡ dưới tác dụng chiếu sáng, đốt nóng, phóng điện,… tạo thành, có khả năng pứ rất lớn và khi một gốc tự do tham gia pứ mất đi thì sẽ xuất hiện nhiều gốc tự do mới tiếp tục pứ … tạo ra dây chuyền.
VD: các quá trình hóa học như sự oxi hóa (cháy, nổ) cracking, trùng hợp,…
Pứ dây chuyền có năng lượng hoạt hóa rất nhỏ, có khi bằng không.
Pứ dây chuyền bao gồm 3 giai đoạn cơ bản:
giai đoạn khơi mào tạo gốc tự do.
giai đoạn phát triển mạch.
giai đoạn ngắt mạch.
Pứ quang hóa: là pứ hóa học xảy ra dưới tác dụng của ánh sáng. Ánh sáng không phải là chất xúc tác cho pứ mà là tác nhân cung cấp NL cho pứ tạo ra gốc tự do. Pứ quang hóa mà tương tác hóa học xảy ra tỉ lệ thuận với lượng ánh sáng hấp thụ được, nghĩa là khi chất pứ hấp thụ 1 photon ánh sáng chỉ sinh ra tối đa 1 gốc tự do, sẽ xảy ra cách bình thường.
VD: pứ phân hủy AgBr dưới tác dụng của ánh sáng thành Ag và Br2 trong kỹ thuật ảnh; pứ quang hợp của cây xanh,….
Pứ quang hóa, trong đó sự hấp thụ ánh sáng chỉ đóng vai trò kích thích pứ xảy ra, còn sau đó pứ tự xảy ra không phụ thuộc vào lượng ánh sáng hấp thụ, nghĩa là khi chất pứ hấp thụ 1 photon lại sinh ra được nhiều gốc tự do, sẽ xảy ra theo kiểu dây chuyền.
VD: pứ tổng hợp HCl từ H2 và Cl2 khi được chiếu sáng sẽ xảy ra theo kiểu dây chuyền
Cl:Cl 2 Cl Cl + H:H HCl + H
h
h
H + Cl:Cl HCl + Cl….
h
(a): Không xúc tác:
Chaát xuùc taùc laøm giaûm NLHH pöù bằng cách thay đổi cơ chế pứ
Đường phaûn öùng
H
(b): Có xúc tác:
A + B
AB+ K
A + B? A-- -B ? AB , E1*
A + K ?A---K ? AK, E2*
AK + B? AK---B? AB + K, E3*
AK + B
Năng
lượng
A---B
AK--B
E*3
E*1
A+B+K
A--K
AB
E*xt
E*2
b. Tác dụng xúc tác:
Đ/v quá trình xúc tác đồng thể: chất xúc tác tham gia tạo phức chất hoạt động mới làm giảm NLHH pứ.
Cả E2* và E3* đều nhỏ hơn E1* làm cho các pứ khi có xúc tác đều xảy ra nhanh hơn khi không có xúc tác.
Chất xúc tác làm giảm năng lượng hoạt hóa pứ
Xét pứ: A + B = AB
H
VD: pứ CH3CHO(k) CH4(k) + CO (k)
khi không dùng xúc tác có E* = 45,5 kcal/mol,
còn khi dùng hơi iot làm xúc tác có E*= 32,5 kcal/mol.
Nhờ sự giảm NLHH này mà TĐPƯ tăng lên 500000 lần ở 5000K
(những tiểu phân không bão hòa hóa trị) tạo ra pứ dây chuyền, là pứ xảy ra rất mãnh liệt (nổ) vì có NLHH rất nhỏ hoặc bằng không.
VD: TĐPƯ 2CO + O2 = 2CO2 tăng lên mạnh khi dùng hơi nước làm xúc tác là do hơi nước cung cấp các gốc tự do H , O, OH tạo ra pứ dây chuyền :
OH + CO = CO2 + H
H + O2 = OH + O
O + CO = CO2
những nguyên nhân dẫn đến sự giảm NLHH ở pứ xúc tác chưa được giải thích tường tận cho tất cả các trường hợp, có thể là do có sự chuyển dịch electron và phân bố lại NL, làm cho các liên kết bị yếu đi hoặc bị phân cực hơn nên pứ kế tiếp chỉ cần 1 NLHH thấp.
Cung cấp gốc tự do
 
↓ CHÚ Ý: Bài giảng này được nén lại dưới dạng RAR và có thể chứa nhiều file. Hệ thống chỉ hiển thị 1 file trong số đó, đề nghị các thầy cô KIỂM TRA KỸ TRƯỚC KHI NHẬN XÉT ↓








Các ý kiến mới nhất