CHƯƠNG 4 : ĐỘNG HÓA HỌC
Động hoá học là môn khoa học nghiên cứu về quy luật xảy ra (diễn biến) của các quá trình hoá học trong đó có vận tốc phản ứng hoá học và các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc đó. Việc nghiên cứu này nhằm mục đích điều khiển phản ứng xảy ra với vận tốc cao để đạt được hiệu suất phản ứng lớn nhất.
Mục tiêu:
Nắm được khái niệm và cách xác định vận tốc phản ứng.
Nắm được ảnh hưởng của các yếu tố nồng độ, nhiệt độ, chất xúc tác lên vận tốc phản ứng.
Nội dung
I. Một số khái niệm
1.1. Một số khái niệm cơ bản về phản ứng hóa học
1.2. Khái niệm vận tốc phản ứng
1.3. Thuyết va chạm, phức chất hoạt động
II. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng
2.1. Ảnh hưởng của nồng độ lên vận tốc phản ứng
2.1.1. Định luật tác dụng khối lượng
2.1.2. phản ứng bậc 1
2.1.2. phản ứng bậc 2
2.1.2. phản ứng bậc 0
2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ
2.2.1. Quy tắc Van’t Hoff
3.2.2. Phương trình Arrhenius
2.3. Ảnh hưởng của chất xúc tác
2.3.1. Khái niệm chất xúc tác
2.3.2. Các đặc điểm chung của quá trình xúc tác
4.3. Xúc tác và cân bằng nhiệt động học
4.4. Tác dụng của xúc tác đồng thể
4.5. Tác dụng của xúc tác dị thể
I. Một số khái niệm (XS)
1.1. Một số khái niệm cơ bản về phản ứng hóa học
Phản ứng đơn giản và phản ứng phức tạp
Các phản ứng hóa học thường xảy ra theo nhiều cách thức khác nhau và phức tạp. Chúng có thể chỉ diễn ra qua một giai đoạn đơn giản hoặc gồm nhiều giai đoạn phức tạp.
Phản ứng đơn giản: là phản ứng xảy ra qua một giai đoạn (một tương tác – được gọi là một phản ứng cơ sở).
Ví dụ: 2NO + O2 = 2NO2 (1)
I2 + H2 = 2HI (2)
CH3- N=N-CH3 → CH3-CH3 + N2 (3)
Phản ứng phức tạp: là phản ứng xảy ra qua nhiều giai đoạn (chuỗi các giai đoạn hay các phản ứng sơ cấp hay gồm nhiều phản ứng cơ sở).
Ví dụ phản ứng
2NO + 2H2 → N2 + 2H2O (4)
Phản ứng diễn ra qua một số giai đoạn sau:
2NO ↔ N2O2
N2O2 + 2H2 → N2 + H2O2
H2O2 + H2 → 2H2O
Ví dụ phản ứng: 2H2SO4 + Cu = CuSO4 + SO2 + H2O (5)
Phản ứng xảy ra qua 3 giai đoạn:
H2SO4 = H2O + SO2 + O
Cu + O = CuO
CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O
Tập hợp chuổi các giai đoạn trong một phản ứng hóa học được gọi là cơ chế phản ứng của phản ứng hóa học.
Chất trung gian là chất xuất hiện trong giai đoạn 1 sau đó lại bị tiêu thụ ở giai đoạn 2.
Phân tử số - số tiểu phân tham gia trong 1 giai đoạn.
Bậc phản ứng v = k[A]p[B]q (bậc phản ứng bằng p+q) được xác định từ thực nghiệm. Nếu tổng số mũ đó là 1, 2, 3,..thì bậc phản ứng đó tương ứng được xác định là phản ứng bậc 1, bậc 2, bậc 3, …,
Phản ứng đồng thể: là phản ứng xảy ra trong hệ đồng thể.
Phản ứng dị thể: là phản ứng xảy ra trong hệ dị thể.
Ví dụ : xét phản ứng sau
2N2O5 = 4NO2 + O2
Thực chất phản ứng này xảy ra theo 2 giai đoạn như sau
Giai đoạn 1: N2O5 = N2O3 + O2 (chậm )
Giai đoạn 2: N2O3 + N2O5 = 4NO2 (nhanh)
Đây là phản ứng phức tạp.
Tiểu phân N2O3 gọi là chất trung gian, nó xuất hiện trong giai đoạn 1, sau đó lại bị tiêu thụ trong giai đoạn 2 và không có mặt trong phản ứng tổng quát.
Trong giai đoạn 1chỉ có một tiểu phân N2O5 tham gia phản ứng nên số tiểu phân là 1, giai đoạn 2 có 2 tiểu phân là N2O3 và N2O5 tham gia phản ứng nên số tiểu phân là 2.
Vận tốc phản ứng được quyết định