_______________________________________________________________________________________________

Chương 3

KHÁI NIỆM VỀ ÐỘNG HÓA HỌC

MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN. PHƯƠNG TRÌNH ÐỘNG HỌC CỦA MỘT SỐ PHẢN ỨNG CÓ BẬC ÐƠN GIẢN.

Ðộng chất hóa học có mục tiêu khảo sát vận tốc phản ứng, tức coi một phản bội ứng hóa học xẩy ra nhanh giỏi chậm. Bao gồm phản ứng xẩy ra rất cấp tốc như bội phản ứng th-nc giữa acid mạnh với baz mạnh, bội nghịch ứng nổ của thuốc súng... Cũng đều có những bội phản ứng xảy ra rất đủng đỉnh như làm phản ứng ester- hóa giữa acid hữu cơ với rượu, sự sinh sản rỉ sét (gỉ sắt, rỉ sắt, sét)...

Về mặt công nghiệp, một phản ứng hóa học chỉ bổ ích thật sự nếu công suất phản ứng đạt được cao vào một thời hạn càng ngắn càng tốt. Còn hồ hết phản ứng ăn hại như sự làm mòn kim loại, sự sản xuất khí làm độc hại môi trường... Chúng ta cần hạn chế gia tốc của chúng.

Cũng có rất nhiều phản ứng mặc dù nhiệt rượu cồn học có thể chấp nhận được xảy ra

*
, mà lại lại xảy ra quá chậm nên thực tế coi như ko xảy ra. Họ cần chi tiêu nghiên cứu cồn hóa học của những phản ứng này để tác động phản ứng xảy ra nhanh hơn, nếu muốn.

Do đó, sự việc khảo sát gia tốc phản ứng rất cần thiết trong phạm vi hóa học ứng dụng.

Về mặt kỹ thuật cơ bản, rượu cồn hóa học nhập vai trò quan trọng đặc biệt trong việc mày mò diễn tiến của phản nghịch ứng hóa học tức xác minh cơ chế làm phản ứng hóa học.

I. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN

1. Phản bội ứng đối chọi giản, bội nghịch ứng phức tạp

TOP

phản bội ứng dễ dàng và đơn giản hay có cách gọi khác là phản ứng sơ cấp là bội nghịch ứng một chiều chỉ xảy ra trong một quy trình duy nhất, nghĩa là phản nghịch ứng đi trực tiếp từ tác hóa học tạo thành phầm mà không có tạo những chất trung gian. Phần đa phản ứng không vừa lòng điều khiếu nại trên được call là phản ứng phức tạp. Bội phản ứng tuy vậy song, làm phản ứng nối tiếp... Là những phản ứng phức tạp.

Thí dụ:

- bội nghịch ứng

*
là bội phản ứng dễ dàng và đơn giản vì phản nghịch ứng chỉ xảy ra một tiến trình duy nhất.

- phản ứng:

*
là bội phản ứng phức hợp vì phản bội ứng này trải qua hai quá trình nối tiếp:

N2O5 -> N2O3 + O2

N2O3 + N2O5 -> 4NO2

2. Bội nghịch ứng đồng thể, dị thể, đồng pha, dị trộn

TOP

- làm phản ứng đồng thể: là bội nghịch ứng chỉ xảy ra trong thể tích một pha. Phản ứng đồng thể chỉ có thể xảy ra trong trộn khí hoặc pha lỏng nhưng không xảy ra trong trộn rắn vì lúc 1 chất rắn đồng thể tham gia phản ứng chất hóa học thì nó thay đổi dị thể.

- phản ứng dị thể: là phản ứng chỉ xẩy ra trên bề mặt phân phân chia hai pha, không xảy ra trong thể tích của một trộn nào.

Thí dụ: phản bội ứng oxid-hóa khí SO2 bởi khí O2 sinh sản thành khí SO3 xảy ra trên bề mặt chất xúc tác rắn Pt (hay V2O5) là 1 phản ứng dị thể.

- bội nghịch ứng đồng pha: là phản ứng trong số ấy hệ hóa học chỉ làm thành một pha từ đầu đến cuối.

- bội phản ứng dị pha: là làm phản ứng trong những số ấy hệ hóa học làm thành hai hay những pha không giống nhau:

Thí dụ:

*
là làm phản ứng đồng thể, dị pha.

*
là bội phản ứng đồng thể, dị pha.

*
là làm phản ứng dị thể, dị pha.

*
là phản ứng đồng thể, đồng pha.

3. Gia tốc phản ứng

TOP

gia tốc phản ứng là đại lượng cho biết thêm sự cấp tốc hay chậm chạp của làm phản ứng. Vận tốc phản ứng được xác định bằng phương pháp đo độ bớt số mol của tác chất hay độ tăng số mol của sản phẩm trong một đơn vị thời gian.

Ðối với bội nghịch ứng đồng thể trong trộn khí tuyệt trong dung dịch hoàn toàn có thể tích không đổi thì vận tốc phản ứng thường xuyên được xác định bằng phương pháp đo độ bớt nồng độ (mol/lít) của tác chất hay độ tăng nồng độ thành phầm trong một đơn vị chức năng thời gian.

Xem bội nghịch ứng đồng thể đồng pha:

A + B -> C + D

Ở thời điểm t, trả sử độ đậm đặc (mol/l) của A, B, C, D theo thứ tự là , , , . Ở thời điểm

*
, nồng độ của những chất thứu tự là:

*

Theo có mang trên, tốc độ trung bình của phản ứng là:

*

( vệt - được tiếp tế để tốc độ có trị số dương )

Vận tốc làm phản ứng biến đổi theo thời gian t.

Vận tốc tức thì ở thời gian t là:

*

*

(Vận tốc bội nghịch ứng bằng trừ đạo hàm của hàm số nồng độ tác hóa học theo thay đổi số thời gian hay bằng đạo hàm của hàm số nồng độ thành phầm theo thời gian).

Tổng quát với phản ứng:

mA + nB -> pC + qD

Thì vận tốc của phản bội ứng là:

*

(Chia cho các hệ số tỉ lượng tương xứng để vận tốc phản ứng tính theo bất kể chất làm sao của phản bội ứng cũng bởi nhau).

4. Bậc bội phản ứng

TOP

Với làm phản ứng đồng thể: A + B -> sản phẩm.

Thực nghiệm cho thấy vận tốc bội phản ứng là:

*

Với , theo thứ tự là mật độ mol/l của các tác chất A, B.

Người ta nói:

- làm phản ứng tất cả bậc bao quát (hay bậc toàn phần) là m + n.

- bội phản ứng có bậc m theo A, bậc n theo B.

(Hay tất cả bậc riêng biệt phần m theo A, bậc riêng phần n theo B)

k là 1 hằng số không phụ thuộc vào nồng độ những chất trong làm phản ứng, nó chỉ phụ thuộc vào các loại phản ứng với nhiệt độ tiến hành phản ứng (k tỉ trọng với nhiệt độ T:

*

m, n là những trị số được khẳng định từ thực nghiệm, rất có thể là số nguyên 1, 2, 3 hay là phân số hoặc bởi 0, đôi khi hoàn toàn có thể là số âm.

Bậc bao quát của bội phản ứng rất có thể là số nguyên (1, 2, 3...) hay một số lẻ (

*
...).

Trong thực tế đa số không chạm chán những bội nghịch ứng bao gồm bậc cao hơn 3.

Với những phản ứng đơn giản dễ dàng thì bậc phản bội ứng thường bằng thông số tỉ lượng nguyên buổi tối giản đứng trước những chất trong phản bội ứng.

Thí dụ:

*

=> làm phản ứng gồm bậc 2 tổng quát, bậc 1 theo H2, bậc 1 theo I2.

- Với phản bội ứng

*

Thực nghiệm đến biết

*

=> phản bội ứng này ở trong bậc 2 tổng quát, bậc 1 theo

*

- Với bội phản ứng thủy phân clorur tert-butil vào lượng nước gồm dư:

(CH3)3C-Cl + H2O -> (CH3)3C-OH + HCl

Thực nghiệm cho thấy

*

=> làm phản ứng này có bậc 1 tổng quát, bậc 1 theo

*
, bậc 0 theo H2O.

( vì chưng nước lấy dư không ít so với

*
bắt buộc sự thay đổi nồng độ của chính nó không đáng kể sau phản ứng, coi mật độ nước như không chuyển đổi ).

- Với làm phản ứng cộng brom vào alken (olefin):

*

Thực nghiệm cho thấy

*

=> phản bội ứng có bậc 3 tổng quát, bậc 1 theo

*
, bậc 2 theo Br2.

- Với phản bội ứng

*
ở giai đoạn đầu mới cho các tác chất vào, chưa tạo thành HBr đáng kể thì thực nghiệm cho biết
*

=> bội nghịch ứng gồm bậc 3/2 tổng quát, bậc 1 theo H2, bậc 50% theo Br2 (ở quá trình đầu) (Khi tất cả tạo HBr tương đối nhiều, vận tốc phản ứng còn dựa vào vào nồng độ sản phẩm HBr).

- Với bội phản ứng

*

Thực nghiệm cho biết thêm

*

=> phản bội ứng gồm bậc 3 tổng quát, bậc 2 theo NO, bậc 1 theo O2.

- Với phản ứng chế tạo ra phosgen:

CO(k) + Cl2(k) -> COCl2(k)

Thực nghiệm cho biết

*

=> bội phản ứng tất cả bậc

*
tổng quát, gồm bậc 1 theo CO, bậc
*
theo Cl2.

Cần lưu ý bậc phản ứng là một trong khái niệm thực nghiệm.

5. Tạp hóa học kích động ( Phức hoạt động ). Phân tử số phản bội ứng

TOP

bội phản ứng chất hóa học xảy ra luôn luôn tất nhiên sự đứt links và ráp links (đứt nối với ráp nối). Sự đứt link và ráp liên kết rất có thể xảy ra mặt khác hoặc không đồng thời. đưa sử làm phản ứng xảy ra giữa A với B thì nhị phân tử A và B phải va va vào nhau và cần có năng lượng thích hợp để tạo ra phản ứng hóa học. Tích điện tối thiểu nhưng hóa chất rất cần được có thêm so với trạng thái lúc đầu để tạo phản ứng hóa học được hotline là năng lượng hoạt hóa (năng lượng kích động). Tâm lý của hóa chất ứng cùng với năng lượng cao nhất được điện thoại tư vấn là trạng thái đưa tiếp. "Hợp chất" tương xứng với tâm lý này được gọi là phức hoạt hóa (hay tạp chất kích cồn hay thích hợp chất phức hợp kích động).

Tạp hóa học kích động có links thường không được xác định.

Năng lượng hoạt hóa (kích động) càng cao thì bội nghịch ứng xẩy ra càng chậm, hằng số gia tốc k càng nhỏ.

Phân tử số của bội phản ứng được có mang là số phân tử của hóa chất cần thiết để sinh sản phân tử tạp chất kích động này. Như vậy, để biết phân tử số cần phải biết cơ chế của bội nghịch ứng.

*

Thí dụ: phản bội ứng:

*

Theo cơ chế:

*

Tạp chất kích đụng

(Sự đứt link và ráp liên kết xảy ra thuộc lúc, phân tử số 2)

*

Phản ứng cố gắng trên xảy ra trong một tiến độ duy nhất. Tạp chất kích động ở phần đỉnh của giản đồ đổi khác năng lượng theo quá trình phản ứng. Tạp chất kích đụng không cô lập được (vì có tích điện cao, ko bền, hiện hữu trong thời gian rất ngắn).

6. Chất trung gian

TOP

Một làm phản ứng hóa học có thể xảy ra theo không ít giai đoạn. Trong trường đúng theo này, sản phẩm của giai đoạn trước là tác chất của quá trình sau và được gọi là chất trung gian.

A + B -> C -> D

*

Trong giản đồ dùng trên, C là chất trung gian. Phụ thuộc vào C có tích điện thấp tốt cao, C có thể cô lập được tuyệt không. địa điểm của C là trũng của giản đồ dùng toàn vẹn. Tất cả trường phù hợp phản ứng bao gồm nhiều tiến trình mà trong những giai đoạn xẩy ra thật chậm tương xứng với tích điện kích động cao nhất. Giai đoạn chậm nhất ấy là giai đoạn xác định vận tốc làm phản ứng (giai đoạn tốc định), cũng chính vì phản ứng đang vượt qua giai đoạn chậm này thì những giai đoạn còn lại phản ứng quá qua dễ dàng dàng. Về phương diện động hóa học, chính quy trình tiến độ chậm này là giai đoạn quan trọng nhất trong việc ý kiến đề nghị cơ chế cho 1 phản ứng hóa học cùng bậc tổng quát của phản nghịch ứng căn cứ vào tiến độ chậm độc nhất vô nhị này.

Thí dụ: Với phản bội ứng:

*

Phản ứng này trải qua nhì giai đoạn:

- tiến trình đầu: chậm, tạo nên chất trung gian carbonium:

*

- quy trình tiến độ sau: nhanh, là phản ứng của carbonium cùng với OH( để tạo sản phẩm cuối cùng:

*

*

Trong giản đồ biến hóa năng lượng theo các bước phản ứng của sự việc thủy phân clorur tert-butil trong hỗn hợp baz loãng, ta bao gồm hai tạp hóa học kích động và một chất trung gian.

Phân biệt chất trung gian với tạp chất kích động:

- chất trung gian là chất có thực, có thể nhận hiểu rằng và trong một số trong những trường hợp hoàn toàn có thể cô lập được ví như bền.

Tạp hóa học kích rượu cồn không cô lập được và hoàn toàn có thể chỉ là 1 hợp hóa học lý thuyết.

- chất trung gian nằm ở vị trí trũng của giản đồ, trong khi tạp chất kích động nằm ở đỉnh của giản đồ đổi khác năng lượng theo tiến trình phản ứng.

II. PHƯƠNG TRÌNH ÐỘNG HỌC CỦA MỘT SỐ PHẢN ỨNG CÓ BẬC ÐƠN GIẢN

Phương trình động học của một phản ứng là biểu thức contact giữa nồng trang bị tác chất, hằng số gia tốc phản ứng, nồng độ ban đầu của tác hóa học và thời gian thực hiện phản ứng.

1. Bội nghịch ứng số 1

TOP

Xem phản nghịch ứng đồng thể : A -> C + D

t = 0 : a(mol/l) 0 0

t : x mol phản bội ứng x x

*
: nồng độ ban sơ của tác chất A.

= a - x : nồng độ ở thời khắc t của tác chất A.

Vì là phản bội ứng bậc nhất:

*

*

*

*

*

Ðây là phương trình rượu cồn học của phản ứng bậc nhất, cho thấy thêm sự dựa vào của độ đậm đặc tác hóa học theo thời gian t, hằng số vận tốc k của làm phản ứng cùng nồng độ thuở đầu của tác chất.

Muốn khẳng định hằng số gia tốc phản ứng k, ta đo nồng độ tác chất (a - x) ở các thời điểm t không giống nhau, rồi vẽ con đường biểu diễn những hàm số lg(a - x) theo thời hạn t, sẽ sở hữu một mặt đường thẳng mà thông số góc (độ dốc) là

*
, tung độ nơi bắt đầu là lga. Từ đó suy ra được k.

*

*

Ghi chú:

- Sở dĩ nên làm những thí nghiệm ở những thời điểm t khác nhau, đo mật độ tác chất ở các thời điểm tương xứng và vẽ đường màn trình diễn lg(a - x) theo t để khẳng định k, vì đây là môn thực nghiệm ví như chỉ đo một lần, cơ mà lần này làm cho sai thì công dụng sẽ sai. Ta đo các lần, địa chỉ nào lệch không ít so với con đường thẳng mà những thí nghiệm khác trải qua thì hoàn toàn có thể thí nghiệm đó đo sai, ta hoàn toàn có thể bỏ qua thử nghiệm này.

- ví như đo được khá đúng trong một lần phân tích thì có thể áp dụng bí quyết để tính thẳng hằng số tốc độ k.

Từ

*

*

- trường đoản cú

*
đơn vị của hằng số tốc độ phản ứng bậc một là
*
.

Bán sinh phản nghịch ứng (bán hủy phản ứng, thời hạn nửa phản nghịch ứng) là thời gian

*
quan trọng để phân nửa phản ứng được thực hiện (mất một phần còn một nửa nên được gọi là bán hủy hay buôn bán sinh phần nhiều được).

Từ

*

Khi

*

*

*

Như vậy, trong một bội phản ứng bậc nhất, chào bán sinh của phản ứng tỉ lệ thành phần nghịch cùng với hằng số gia tốc k và không phụ thuộc vào mật độ tác hóa học ban đầu.

Thí dụ: những phản ứng số 1 như phản bội ứng vắt SN1, làm phản ứng khử E1.

2. Bội nghịch ứng bậc hai

TOP

Xem bội nghịch ứng đồng thể: A + B -> C + D

a. Trường đúng theo nồng độ hai tác chất ban sơ bằng nhau

A + B -> C + D

1 lít hệ phản ứng, t = 0 : a mol a 0 0

t : x mol phản bội ứng x => x => x

=> còn : (a - x) (a - x)

*

*

*

*

*

*

Ðây là phương trình rượu cồn học của phương trình phản ứng bậc 2 trong những số ấy nồng độ thuở đầu hai tác chất bởi nhau, đều bởi a (mol/l), nồng độ hai tác chất ở thời điểm t là (a - x) mol/l.

Muốn xác minh hằng số tốc độ phản ứng k, ta đo mật độ tác hóa học (a ( x) ở các thời điểm t khác biệt rồi vẽ đường biểu diễn của hàm sốĠ theo t, sẽ được một đường thẳng mà hệ số góc (độ dốc) là k, tung độ cội làĠ. Tự đó xác định được k.


Bạn đang xem:
Hệ đồng thể là gì


Xem thêm: Phương PháP GiảI ToáN TrắC NghiệM ĐạI Số Và GiảI TíCh 11

*

*

Từ

*

*
(3.7)

Như vậy, hằng số gia tốc phản ứng k của phản nghịch ứng bậc 2 có đơn vị chức năng là

*

Bán sinh bội phản ứng:

Khi

*

(3.7) =>

*

*

Vậy với bội phản ứng bậc nhì, nồng độ nhì tác chất ban đầu bằng nhau thì bán sinh làm phản ứng tỉ nghịch với hằng số vận tốc k với nồng độ ban sơ a của tác chất.