Phản ứng dây chuyền

PHẢN ỨNG DÂY CHUYỀN 1. Gốc tự do  Gốc tự do là nguyên tử hay nhóm nguyên tử có electron không ghép đôi → rất hoạt động. Ví dụ: H•, Br•,OH•,CH3 •,O2 •- (gốc tự do có thể mang điện tích âm hoặc dương) Hoạt tính của gốc tự do phụ thuộc vào cấu trúc: - H•, Br•,OH•,CH3 • là các gốc rất hoạt động - (C6H5)3C • kém hoạt động hơn Tạo gốc tự do: - Sử dụng nhiệt, vd: Cl2 → 2Cl • - Sử dụng ánh sáng, vd: H2O2 → 2OH • - Sử dụng chất khơi mào, sử dụng các peroxit 250 – 300 oC ánh sáng 248 nm 2. Phản ứng dây chuyền (Chain reaction) Là phản ứng hóa học phức tạp, trong đó chất trung gian (gốc tự do) tham gia một cách tuần hoàn trong quá trình phản ứng. Ví dụ: Cl2 + CH4 Cl2 → to Cl• là chất trung gian, tham gia tuần hoàn trong phản ứng 3. Các giai đoạn trong phản ứng dây chuyền Các giai đoạn trong phản ứng dây chuyền: B1: khơi mào (Initiation) tạo gốc tự do B2: phát triển mạch (propagation) gốc tự do phản ứng sinh ra gốc mới B3: ngắt mạch (termination) làm mất gốc tự do Cl2 → 2Cl • to Cl• + CH4 → HCl + CH3 • Cl• + Cl• → Cl2 Cl• + CH3 • → CH3Cl Ngoài ra còn có B4: Ức chế (retardation) làm mất hoạt tính gốc tự do Trong giai đoạn phát triển mạch, một số phản ứng tạo 2 gốc tự do → phản ứng dây chuyền phân nhánh. Vd: Phát triển mạch của H2 + O2 H • + O2 → OH • + O• + H2 + H2 H2O + H• OH• + H• 3. Các giai đoạn trong phản ứng dây chuyền 4. Tìm quy luật phản ứng dây chuyền Hãy nêu các giai đoạn trong phản ứng H2 + Br2 Hãy xác định phương trình tốc độ của phản ứng này sử dụng nguyên lý nồng độ ổn định đối với H và Br. 1. Khơi mào.. 2. Phát triển mạch 3. Ngắt mạch 4. Ức chế.. 4. Tìm quy luật phản ứng dây chuyền - Sử dụng các phương pháp gần đúng để xác định quy luật - Quy luật: sự phụ thuộc tốc độ vào nồng độ các hợp chất bền 1. Khơi mào: Br2 + M (hv) → 2Br • 2. Phát triển mạch: Br• + H2 → HBr + H • H• + Br2 → HBr + Br • 3. Ức chế: HBr + H• → Br• + H2 HBr + Br• → H• + Br2 4. Ngắt mạch: Br• + Br• + M → Br2 + M k1 k2 k3 k-2 k-3 (1) (2) (3) (4) (5) (6) k-1 Tốc độ phản ứng = tốc độ hình thành HBr             HKBrkHBrkHBrk dt HBrd 22322 (pt.1) 4. Tìm quy luật phản ứng dây chuyền Phản ứng (5) rất chậm so với phản ứng (2) (pt.3)               0322322    BrKBrkHKBrkHBrkHBrk dt Hd                      022 3223222121    BrKBrkHKBrkHBrkHBrkMBrkMBrk dt Brd (pt.2) (pt.2) + (pt.3)       MBrkMBrk 2121     2 2 1 Br k k Br  (pt.4)              HKBrkBrkBrKBrkHBrk )( 223322(pt.2)                          )()()( 223 22 2 1 2 223 22 223 322 KBrkBrk HBr k k k KBrkBrk HBrk KBrkBrk BrKBrkHBrk H               (pt.5) Thay [H], [Br] vào phương trình tốc độ:   1 2 2/1 22 ]][['1 ]][[   BrHBrk BrHk dt HBrd 1 1 2   k k kk 3 2' k k k 