Bài giảng Động hóa học

CHƯƠNG I :MỞ ÐẦU I.GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG HOÁ HỌC II.TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG Định nghĩa Biểu thức tính tốc độ phản ứng III.ĐỊNH LỰC TÁC DỤNG KHỐI LƯỢNG IV.PHÂN LOẠI ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG Phân tử số phản ứng Bậc phản ứng So sánh phân tử số và bậc phản ứng Phản ứng bậc giả Một số nhận xét I. GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG HOÁ HỌC Ðộng học hóa học là một bộ phận của hóa lý. Ðộng học hóa học có thể được gọi tắt là động hóa học. Ðộng hóa học là khoa học nghiên cứu về tốc độ phản ứng hóa học. Tốc độ phản ứng hóa học bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố. Các yếu tố đó là nồng độ, nhiệt độ, áp suất, dung môi, chất xúc tác, hiệu ứng thế, hiệu ứng đồng vị, hiệu ứng muối... Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đó lên tốc độ phản ứng, người ta mới hiểu biết đầy đủ bản chất của các biến hóa xảy ra trong mỗi phản ứng hóa học, xác lập được cơ chế phản ứng. Nhờ hiểu rõ cơ chế phản ứng, cho phép chúng ta lựa chọn các yếu tố thích hợp tác động lên phản ứng, tinh chế độ làm việc tối ưu của  lò phản ứng làm cho phản ứng có tốc độ lớn, hiệu suất cao, tạo ra sản phẩm theo ý muốn. II. TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG Ðịnh nghĩa "Tốc độ phản ứng là biến thiên nồng độ của một chất đã cho (chất đầu hoặc chất cuối) trong một đơn vị thời gian. 2. Biểu thức tính tốc độ phản ứng Ở nhiệt độ không đổi, giả sử có phản ứng hóa học diễn ra theo sơ đồ: Phương trình phản ứng (I) gọi là phương trình tỷ lượng. Ðể biểu diễn tốc độ phản ứng người ta có thể chọn bất kỳ chất nào trong phản ứng (A, B, X, Y), nhưng trong thực tế, người ta thường chọn chất nào dễ theo dõi, dễ xác định được lượng của chúng ở các thời điểm khác nhau. III. ĐỊNH LUẬT TÁC DỤNG KHỐI LƯỢNG Ðối với phản ứng tổng quát (II) ở T = const Guldberg và Waage thBiểu thức (1.6) biểu diễn định luật cơ bản của động hóa học, nó mô tả ảnh hưởng của nồng độ lên tốc độ phản ứng. k ở trong phương trình (1.6) là một hằng số ở nhiệt độ không đổi, nó đặc trưng động học cho phản ứng cho trước. Nếu ta thu xếp cách biểu diễn nồng độ làm sao cho [A] = [B] = 1 mol/l thì v = k, vậy: Hằng số tốc độ phản ứng là tốc độ phản ứng khi nồng độ các chất phản ứng bằng nhau và bằng đơn vị (= 1).iết lập biểu thức liên hệ giữa tốc độ phản ứng với nồng độ chất phản ứng. Ðó là biểu thức của định luật tác dụng khối lượng. phương trình (1.6) được gọi là phương trình tốc độ hay phương trình động học của phản ứng hóa học. So sánh (1.4) và (1.6) phương trình tốc độ còn được biểu thị: Biểu thức này cho biết mối liên hệ giữa tốc độ phản ứng với nồng độ. Dạng của đường biểu diễn này cũng khác nhau. IV. PHÂN LOẠI ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG Phân tử số phản ứng Phân tử số phản ứng là số phân tử tương tác đồng thời với nhau để trực tiếp gây ra biến hóa học trong một phản ứng cơ bản. Khi các phân tử tương tác với nhau, không phải tất cả các va chạm giữa chúng đều dẫn đến biến hóa hóa học, mà chỉ một phần nhỏ va chạm trong các va chạm dẫn đến biến hóa hóa học, va chạm đó gọi là va chạm có hiệu quả hay va chạm hiệu dụng. Theo ý nghĩa của phân tử số muốn cho phân tử trên diễn ra phải do sự va chạm đồng thời của 13 phân tử. Ðiều này không bao giờ gặp như vừa nói ở trên, chưa gặp phản ứng có phân tử số là 4, huống chi là 13. Mặt khác nghiên cứu phản ứng bằng thực nghiệm cho biết phản ứng trên là phản ứng phức tạp (bậc ba). Sự phân tích trên cho thấy khái niệm phân tử số không áp dụng triệt để cho nhiều phản ứng hóa học. Ðiều đó dẫn đến sự ra đời một khái niệm khác mới thay thế cho khái niệm phân tử số, đó là bậc phản ứng. 2. Bậc phản ứng Từ đó dẫn đến định nghĩa bậc phản ứng: "Bậc phản ứng đối với một chất cho trước là số mũ nồng độ của chất ấy trong phương trình động học của phản ứng". 3. So sánh phân tử số và bậc phản ứng -Bậc phản ứng có thể là số nguyên dương, và cũng có thể là âm, không hoặc phân số nữa, còn phân tử số có giá trị nguyên, dương. Trị số cao nhất của bậc phản ứng và phân tử số là ba. - Khái niệm phân tử số chỉ được áp dụng cho phản ứng cơ bản (1 giai đoạn) không áp dụng cho phản ứng phức tạp bao gồm nhiều giai đoạn (phản ứng cơ bản), còn bậc phản ứng chỉ được xác định bằng thực nghiệm. 4. Phản ứng bậc giả 5. Một số nhận xét