_______________________________________________________________________________________________

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 đích khảo sát gia tốc phản ứng, tức xem một phản nghịch ứng hóa học xẩy ra nhanh hay chậm. Có những phản ứng xẩy ra rất nhanh như bội phản ứng th-nc giữa acid khỏe mạnh với baz mạnh, phản nghịch ứng nổ của thuốc súng... Cũng có thể có những phản ứng xẩy ra rất chậm chạp như phản bội ứng ester- hóa thân acid hữu cơ với rượu, sự tạo ra rỉ sét (gỉ sắt, rỉ sắt, sét)...

Về khía cạnh công nghiệp, một làm phản ứng hóa học chỉ hữu ích thật sự nếu năng suất phản ứng đã có được cao trong một thời hạn càng ngắn càng tốt. Còn đầy đủ phản ứng bất lợi như sự ăn mòn kim loại, sự chế tạo ra khí làm độc hại môi trường... Bọn họ cần hạn chế vận tốc của chúng.

Cũng có khá nhiều phản ứng tuy nhiệt cồn học chất nhận được xảy ra

*
, nhưng lại xẩy ra quá lờ lững nên thực tế coi như ko xảy ra. Họ cần chi tiêu nghiên cứu cồn hóa học của các phản ứng này để hệ trọng phản ứng xẩy ra nhanh hơn, nếu như 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, đụng hóa học đóng vai trò quan trọng trong việc tò mò diễn tiến của phản ứng chất hóa học tức xác định cơ chế bội phản ứng hóa học.

I. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN

1. Phản ứng đơn giản, bội phản ứng phức hợp

TOP

bội nghịch ứng dễ dàng hay còn gọi là phản ứng sơ cấp cho là phản ứng một chiều chỉ xẩy ra trong một quy trình tiến độ duy nhất, nghĩa là bội nghịch ứng đi trực tiếp từ tác chất tạo thành phầm mà không tồn tại tạo các chất trung gian. Phần đa phản ứng không vừa lòng điều kiện trên được gọi là làm phản ứng phức tạp. Phản bội ứng tuy nhiên song, phản nghịch ứng nối tiếp... Là các phản ứng phức tạp.

Thí dụ:

- làm phản ứng

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

- phản bội ứng:

*
là phản ứng phức hợp vì phản bội ứng này trải qua hai giai đoạn nối tiếp:

N2O5 -> N2O3 + O2

N2O3 + N2O5 -> 4NO2

2. Phản ứng đồng thể, dị thể, đồng pha, dị trộn

TOP

- bội nghịch ứng đồng thể: là phản ứng chỉ xẩy ra trong thể tích một pha. Bội phản ứng đồng thể chỉ hoàn toàn có thể xảy ra trong pha khí hoặc trộn lỏng mà không xẩy ra trong pha rắn vì khi 1 chất rắn đồng thể gia nhập phản ứng hóa học thì nó biến chuyển dị thể.

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

Thí dụ: phản nghịch ứng oxid-hóa khí SO2 do khí O2 tạo nên thành khí SO3 xẩy ra trên bề mặt chất xúc tác rắn Pt (hay V2O5) là 1 trong phản ứng dị thể.

- phản nghịch ứng đồng pha: là làm phản ứng trong các số đó hệ hóa học chỉ làm cho thành một pha từ trên đầu đến cuối.

- làm phản ứng dị pha: là bội phản ứng trong những số đó hệ hóa học có tác dụng thành nhì hay nhiều pha không giống nhau:

Thí dụ:

*
là bội phản ứng đồng thể, dị pha.

*
là phản bội ứng đồng thể, dị pha.

*
là phản ứng dị thể, dị pha.

*
là phản bội ứng đồng thể, đồng pha.

3. Tốc độ phản ứng

TOP

gia tốc phản ứng là đại lượng cho biết thêm sự cấp tốc hay đủng đỉnh của phản nghịch ứng. Tốc độ phản ứng được xác định bằng phương pháp đo độ giảm số mol của tác hóa học hay độ tăng số mol của sản phẩm trong một đơn vị thời gian.

Ðối với phản bội ứng đồng thể trong pha khí hay trong dung dịch rất có thể tích không thay đổi thì tốc độ phản ứng thường được xác định bằng cách đo độ giảm nồng độ (mol/lít) của tác hóa học hay độ tăng nồng độ thành phầm trong một đơn vị chức năng thời gian.

Xem làm phản ứng đồng thể đồng pha:

A + B -> C + D

Ở thời gian t, mang sử nồng độ (mol/l) của A, B, C, D thứu tự là , , , . Ở thời khắc

*
, nồng độ của các chất thứu tự là:

*

Theo tư tưởng trên, vận tốc trung bình của phản nghịch ứng là:

*

( vệt - được cấp dưỡng để vận tốc có trị số dương )

Vận tốc phản ứng thay đổi theo thời hạn t.

Vận tốc lập tức ở thời điểm t là:

*

*

(Vận tốc phản ứng bằng trừ đạo hàm của hàm số mật độ tác chất theo thay đổi số thời gian hay bởi đạo hàm của hàm số nồng độ thành phầm theo thời gian).

Tổng quát với phản bội ứng:

mA + nB -> pC + qD

Thì vận tốc của phản bội ứng là:

*

(Chia cho những hệ số tỉ lượng khớp ứng để gia tốc phản ứng tính theo bất kể chất nào của phản ứng cũng bởi nhau).

4. Bậc bội phản ứng

TOP

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

Thực nghiệm cho thấy thêm vận tốc làm phản ứng là:

*

Với , lần lượt là độ đậm đặc mol/l của các tác hóa học A, B.

Người ta nói:

- bội phản ứng bao gồm bậc tổng thể (hay bậc toàn phần) là m + n.

- bội nghịch ứng gồm 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 trong hằng số không dựa vào vào nồng độ những chất trong phản nghịch ứng, nó chỉ phụ thuộc vào nhiều loại phản ứng và nhiệt độ thực hiện phản ứng (k tỉ lệ thành phần với nhiệt độ T:

*

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

Bậc tổng thể của bội nghịch ứng rất có thể là số nguyên (1, 2, 3...) hay 1 số lẻ (

*
...).

Trong thực tế phần đông không gặp mặt những bội nghịch ứng gồm bậc cao hơn 3.

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

Thí dụ:

*

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

- Với bội nghịch ứng

*

Thực nghiệm mang đến biết

*

=> phản ứng này trực thuộc bậc 2 tổng quát, bậc 1 theo

*

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

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

Thực nghiệm cho thấy thêm

*

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

*
, bậc 0 theo H2O.

( vị nước mang dư không hề ít so với

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

- Với bội nghịch ứng cùng brom vào alken (olefin):

*

Thực nghiệm cho thấy thêm

*

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

*
, bậc 2 theo Br2.

- Với bội phản ứng

*
ở giai đoạn đầu mới cho các tác chất vào, chưa chế tác HBr đáng kể thì thực nghiệm cho thấy thêm
*

=> bội phản ứng gồm bậc 3/2 tổng quát, bậc 1 theo H2, bậc một nửa theo Br2 (ở quá trình đầu) (Khi gồm tạo HBr khá nhiều, tốc độ phản ứng còn dựa vào vào nồng độ sản phẩm HBr).

- Với bội phản ứng

*

Thực nghiệm cho thấy thêm

*

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

- Với làm phản ứng chế tạo phosgen:

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

Thực nghiệm đến biết

*

=> phản nghịch ứng gồm bậc

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

Cần để ý bậc phản nghịch ứng là 1 trong khái niệm thực nghiệm.

5. Tạp chất kích đụng ( Phức hoạt động ). Phân tử số bội phản ứng

TOP

phản nghịch ứng hóa học xảy ra luôn luôn luôn đương nhiên sự đứt links và ráp link (đứt nối và ráp nối). Sự đứt link và ráp liên kết hoàn toàn có thể xảy ra mặt khác hoặc ko đồng thời. đưa sử phản nghịch ứng xẩy ra giữa A với B thì hai phân tử A và B bắt buộc va va vào nhau và buộc phải có tích điện thích hòa hợp để tạo phản ứng hóa học. Năng lượng tối thiểu mà lại hóa chất rất cần được có thêm so với trạng thái lúc đầu để chế tác phản ứng hóa học được hotline là tích điện hoạt hóa (năng lượng kích động). Tâm lý của chất hóa học ứng với năng lượng tối đa được hotline là trạng thái chuyển tiếp. "Hợp chất" tương ứng với tâm trạng này được điện thoại tư vấn là phức hoạt hóa (hay tạp hóa học kích hễ hay vừa lòng chất phức tạp kích động).

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

Năng lượng hoạt hóa (kích động) càng tốt thì phản ứng xẩy ra càng chậm, hằng số vận tốc k càng nhỏ.

Phân tử số của bội phản ứng được có mang là số phân tử của hóa chất cần thiết để chế tạo ra phân tử tạp hóa học kích cồn này. Như vậy, để tìm hiểu phân tử số cần phải biết cơ chế của phản ứng.

*

Thí dụ: làm phản ứng:

*

Theo cơ chế:

*

Tạp hóa học kích động

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

*

Phản ứng rứa trên xẩy ra trong một tiến trình duy nhất. Tạp chất kích động tại vị trí đỉnh của giản đồ đổi khác năng lượng theo các bước phản ứng. Tạp chất kích rượu cồn không xa lánh được (vì có tích điện cao, không bền, hiện diện trong thời gian rất ngắn).

6. Chất trung gian

TOP

Một phản nghịch ứng hóa học hoàn toàn có thể xảy ra theo khá nhiều giai đoạn. Vào trường đúng theo này, thành phầm của tiến độ trước là tác hóa học của giai đoạn sau và được call là hóa học trung gian.

A + B -> C -> D

*

Trong giản vật trên, C là chất trung gian. Tùy theo C có tích điện thấp giỏi cao, C có thể cô lập được hay không. địa điểm của C là trũng của giản vật toàn vẹn. Gồm trường đúng theo phản ứng có nhiều tiến trình mà trong những giai đoạn xảy ra thật chậm tương ứng với năng lượng kích đụng cao nhất. Tiến trình chậm tốt nhất ấy là giai đoạn khẳng định vận tốc phản ứng (giai đoạn tốc định), bởi vì phản ứng vẫn vượt qua giai đoạn lừ đừ này thì những giai đoạn sót lại phản ứng vượt qua dễ dàng. Về phương diện hễ hóa học, chính giai đoạn chậm này là giai đoạn quan trọng nhất vào việc đề nghị cơ chế cho một phản ứng hóa học cùng bậc bao quát của phản bội ứng căn cứ vào tiến độ chậm độc nhất vô nhị này.

Thí dụ: Với phản ứng:

*

Phản ứng này trải qua nhị giai đoạn:

- quá trình đầu: chậm, tạo thành chất trung gian carbonium:

*

- giai đoạn sau: nhanh, là bội nghịch ứng của carbonium cùng với OH( nhằm tạo thành phầm cuối cùng:

*

*

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

Phân biệt chất trung gian với tạp chất kích động:

- hóa học trung gian là chất có thực, có thể nhận hiểu rằng và trong một vài trường hợp có thể cô lập được trường hợp bền.

Tạp chất kích cồn không cô lập được và rất có thể chỉ là 1 trong hợp chất lý thuyết.

- hóa học trung gian nằm ở vị trí trũng của giản đồ, trong những lúc tạp hóa học kích động nằm tại đỉnh của giản đồ đổi khác năng lượng theo các bước phản ứng.

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

Phương trình hễ học của một bội nghịch ứng là biểu thức contact giữa nồng đồ vật tác chất, hằng số gia tốc phản ứng, nồng độ ban sơ của tác chất và thời hạn thực hiện nay phản ứng.

1. Làm phản ứng số 1

TOP

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

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

t : x mol bội phản ứng x x

*
: nồng độ ban sơ của tác chất A.

= a - x : mật độ ở thời gian t của tác chất A.

Vì là làm phản ứng bậc nhất:

*

*

*

*

*

Ðây là phương trình cồn học của phản bội ứng bậc nhất, cho thấy thêm sự nhờ vào của nồng độ tác chất theo thời hạn t, hằng số gia tốc k của phản ứng với nồng độ lúc đầu của tác chất.

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

*
, tung độ gốc là lga. Từ đó suy ra được k.

*

*

Ghi chú:

- Sở dĩ nên làm các thí nghiệm ở các thời điểm t không giống nhau, đo độ đậm đặc tác chất ở các thời điểm tương ứng và vẽ đường trình diễn lg(a - x) theo t để khẳng định k, vì đó là môn thực nghiệm giả dụ chỉ đo một lần, nhưng mà lần này làm sai thì công dụng sẽ sai. Ta đo những lần, địa chỉ nào lệch rất nhiều so với mặt đường thẳng mà các thí nghiệm khác trải qua thì rất có thể thí nghiệm kia đo sai, ta hoàn toàn có thể bỏ qua thử nghiệm này.

- nếu đo được khá đúng trong những một lần thử nghiệm thì hoàn toàn có thể áp dụng công thức để tính thẳng hằng số tốc độ k.

Từ

*

*

- từ

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

Bán sinh làm phản ứng (bán diệt phản ứng, thời gian nửa làm phản ứng) là thời hạn

*
cần thiết để phân nửa phản nghịch ứng được tiến hành (mất một nửa còn một nửa nên gọi là buôn bán hủy hay cung cấp sinh phần đa được).

Từ

*

Khi

*

*

*

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

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

2. Làm phản ứng bậc nhì

TOP

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

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

A + B -> C + D

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

t : x mol bội phản ứng x => x => x

=> còn : (a - x) (a - x)

*

*

*

*

*

*

Ðây là phương trình động học của phương trình phản bội ứng bậc 2 trong các số ấy nồng độ lúc đầu hai tác chất bởi nhau, đều bởi a (mol/l), nồng độ nhì tác chất ở thời gian t là (a - x) mol/l.

Muốn xác định hằng số gia tốc phản ứng k, ta đo nồng độ tác hóa học (a ( x) ở các thời điểm t không giống nhau rồi vẽ đường màn trình diễn của hàm sốĠ theo t, sẽ tiến hành một đường thẳng mà hệ số góc (độ dốc) là k, tung độ nơi bắt đầu làĠ. Tự đó khẳng định được k.


Bạn đang xem:
Hệ đồng thể là gì


Xem thêm: Thông Tin Tiểu Sử Ca Sĩ Phi Nhung Sinh Năm Mấy, Cuộc Sống Đời Thường Và Sự Nghiệp Âm Nhạc

*

*

Từ

*

*
(3.7)

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

*

Bán sinh làm phản ứng:

Khi

*

(3.7) =>

*

*

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