CHƯƠNG 8. ĐỘNG HOÁ HỌC

• Phần nhiệt động hóa học đã cho phép chúng ta xác định

được khả năng tự diễn tiến của một quá trình.

• Động hóa học nghiên cứu vận tốc của các giai đoạn cũng

CHƯƠNG 8. ĐỘNG HOÁ HỌC

như các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc.

• Nghiên cứu về động hóa học cho phép chúng ta lựa chọn

được những điều kiện tối ưu để tiến hành phản ứng mang

lại hiệu suất cao trong sản xuất.

1Genaral chemistry ThS. Nguyễn Thị Hoài

How do the alkali metals react with water?

V = k CmA.Cn

BA B


CHƯƠNG 8. ĐỘNG HOÁ HỌC

88..11 Vận tốc phản ứng

88..22 Ảnh hưởng của nồng độ

88..33 Ảnh hưởng của nhiệt độ

88..44 Ảnh hưởng của xúc tác


8.1 VẬN TỐC PHẢN ỨNG

• Vận tốc của phản ứng hóa học là đại lượng đặc trưng cho

diễn biến nhanh hay chậm của một phản ứng hóa học.

• Vận tốc của phản ứng hóa học là biến thiên nồng độ của

một trong những chất tham gia phản ứng hoặc chất thànhmột trong những chất tham gia phản ứng hoặc chất thành

trong một đơn vị thời gian.

V = ±Nồng độ sau – nồng độ trước

Thời gian sau – thời gian trước= ±

∆[C]

∆ t


8.1 VẬN TỐC PHẢN ỨNG

Phương trình động học phản ứng

A + B �� C + D

-∆[A] -∆[B] ∆[C] ∆[D] -d[A]

Tốc độ trung bình của phản ứng: Vtb = ± ∆C/∆t

Vtb = = = = -∆[A]

∆t

-∆[B] ∆[C]

∆t ∆t

∆[D]

∆tV =

-d[A]

dt

Tốc độ tức thời của phản ứng

(xét trong một khoảng thời gian rất nhỏ):

V = lim v ∆t→0 = ± dC/dt


8.2 ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ

88..22..11 Định luật tác dụng khối lượng

88..22..22 Phản ứng một chiều bậc nhất

88..22..33 Phản ứng một chiều bậc hai

88..22..44 Phản ứng một chiều bậc ba


� Muốn cho phản ứng xảy ra thì các phân tử phải va chạm

với nhau. Số va chạm càng lớn thì vận tốc phản ứng càng

lớn.

� Năm 1864 hai nhà bác học Gulbe và Waage khi nghiên cứu

8.2.1 Định luật tác dụng khối lượng

� Năm 1864 hai nhà bác học Gulbe và Waage khi nghiên cứu

sự phụ thuộc của vận tốc vào nồng độ đã đưa ra định luật

tác dụng khối lượng: “Ở nhiệt độ không đổi vận tốc phản

ứng tỉ lệ thuận với tích số nồng độ các chất phản ứng

(kèm theo số mũ).”7Genaral chemistry ThS. Nguyễn Thị Hoài

� Tốc độ phản ứng theo định luật tác dụng khối lượng được

biểu diễn bằng công thức:

aA + bB = cC + dD


V = k CmA.Cn

BA B

� k: hằng số tốc độ của phản ứng.

� CA và CB: nồng độ mol/l của A và B tại thời điểm

khảo sát.

� m, n: bậc phản ứng của chất A và B.

� Với phản ứng đồng thể đơn giản thì: V = k CaA.Cb

B 8

• Đối với chất khí nồng độ được thay thế bằng áp suất

riêng phần của chúng.

V= k.Pm .Pn


V= k.PmA.Pn

B

• Với PA và PB là áp suất riêng phần của chất A và B tại

thời điểm khảo sát.


• Ví dụ 1: Cho phản ứng 2NO + O2 � 2NO2, là phản ứng

đơn giản một chiều. Tốc độ phản ứng thay đổi như thế nào

nếu nồng độ oxi tăng lên 4 lần.

A. tăng 4 lần B. tăng 16 lần


A. tăng 4 lần

C. không thay đổi D. giảm 4 lần

• Ví dụ 2: Cho phản ứng 2NO + O2 � 2NO2, là phản ứng

đơn giản một chiều. Tốc độ phản ứng thay đổi như thế nào

nếu nồng độ oxi và NO đều tăng 3 lần

A. tăng 3 lần B. tăng 9 lần

C. tăng 18 lần D. tăng 27 lần 10D. tăng 27 lần

a. Định nghĩa: Phản ứng mà vận tốc của nó phụ thuộc

bậc nhất vào nồng độ.

b. Phương trình động học phản ứng

A � sản phẩm

8.2.2 Phản ứng một chiều bậc nhất

A � sản phẩm

� Theo định luật tác dụng khối lượng:

11

AA kC

dt

dCW =−=

∫∫ −=t

0

C

C A

A kdtC

dCA

0A

� Tích phân 2 vế:

Genaral chemistry ThS. Nguyễn Thị Hoài

� Phương trình động học của phản ứng bậc 1:


ktC

Cln

Ao

= ktA

oA e.CC −=Hoặckt

Cln

A

= AA e.CC =Hoặc

� k: hằng số vận tốc

�CoA: Nồng độ của A ban đầu

�CA: Nồng độ của A tại thời điểm t12Genaral chemistry ThS. Nguyễn Thị Hoài


c. Thời gian bán huỷ, chu kỳ bán hủy: Gọi t1/2 là thời gian

chất A phân hủy mất một nửa.

k

2lntkt

C21C

lnC

Cln 2/12/1

Ao

Ao

A

Ao

=>−==

Ví dụ 1: 14C phân huỷ theo phản ứng bậc nhất, có hằng số

vận tốc bằng 1,21 x 10-4 năm-1. Tính thời gian bán huỷ

của một miếng 14C.

C2

A

13572710x21.1

693.0

k

2lnt

42/1 ===−

(năm)-1

Ví dụ 2: Lượng chất phóng xạ Poloni sau 14 ngày giảm

đi 6,85% so với ban đầu. Biết phản ứng phóng xạ là bậc

1. Tính hằng số tốc độ phản ứng và chu kỳ bán hủy của

Poloni ? Giải:

− Vì phản ứng là bậc 1, ta có phương trình động học:


− Vì phản ứng là bậc 1, ta có phương trình động học:

ktC

Cln

A

0A =

− Hằng số tốc độ của phản ứng trên và chu kỳ bán hủy là:

0,005070,9315C

Cln

14

1k

0Poloni

0Poloni ==

(ngày)-17,136

00507,0

693,02lnt1/2 ===

k(ngày) 14

Ví dụ 3: Trong một phản ứng bậc nhất tiến hành ở 27 oC,

nồng độ chất đầu giảm đi một nửa sau 5000 giây. Ở 37oC, nồng độ giảm đi một nửa sau 1000 giây. Tính hằng

số tốc độ phản ứng ở 27 oC, 37 oC.Giải:


− Vì phản ứng là bậc 1 nên ta có hằng số tốc độ tại nhiệtđộ 27 oC là:

)s(10.386,15000

693,0

t

ln2k 14

211

−−===

− Hằng số tốc độ tại nhiệt độ 37 oC là:

)s(10.93,61000

693,0

t

ln2k 14

212

−−===15

Ví dụ 4: Sự thải một loại kim loại nặng ra khỏi cơ thể là

bậc I và có thời gian bán huỷ là 60 ngày. Một người cân

nặng 75 kg bị ngộ độc 6.4x10-3 grams kim loại nặng. Hỏi


nặng 75 kg bị ngộ độc 6.4x10-3 grams kim loại nặng. Hỏi

phải mất bao nhiêu ngày để mức kim loại nặng của người

này về mức bình thường (bình thường 23 ppb theo thể

trọng).16Genaral chemistry ThS. Nguyễn Thị Hoài

2ln2lnk

2lnt ===>=�Tính hằng số vận tốc:

�Giải:

1ppb = 1/1000 000 000 = 10-7%

CoA = 6.4x10-3 grams;

grams10x17250grams75000x100

10x23C 7

7

A−

−

==

ngay32tt01155.071.3t60

2ln

g10x17250

g10x4.6ln

7

3

==>==>=−

−

60tk

kt

2/12/1 ===>=�Tính hằng số vận tốc:

� Tính thời gian để mức kim loại nặng của người này về

mức bình thường (bình thường 23 ppb theo thể trọng).


Ứng dụng của phản ứng một chiều bậc nhất

� Chúng ta thường nghe nói đến việc xác định niên đại cổ

vật bằng carbon phóng xạ. Đếm số Carbon 14 còn lại là

có thể tính được tuổi của cổ vật.

� Giải thưởng Nobel Hóa học năm 1960 thuộc về Willard� Giải thưởng Nobel Hóa học năm 1960 thuộc về Willard

F.Libby cho công trình nghiên cứu chất phóng xạ Carbon

14, dùng để định tuổi trong khảo cổ.

� Công trình nghiên cứu này bắt đầu từ 1950 khi ông làm

việc tại Đại học Chicago.Willard F.Libby (1908-1980)18Genaral chemistry ThS. Nguyễn Thị Hoài

�Carbon (C) 14 là chất đồng vị của Carbon 12. C14 là chất

phóng xạ vì vậy nó bị mất dần khối lượng theo thời gian,

trong khi C12 vẫn bền vững.

�Nghiên cứu của Willard F.Libby cho thấy tỷ lệ C14 và


�Nghiên cứu của Willard F.Libby cho thấy tỷ lệ C14 và

C12 trong cơ thể sống là không đổi.

�Khi sinh vật chết đi, nguồn C12 và C14 không còn được

cung cấp nữa, lượng C12 không đổi còn C14 trong cơ thể

sẽ giảm do nó là chất không bền.


� Như vậy, suy từ tỷ lệ của C12 và C14 trong vật khảo cổ

chúng ta sẽ tính ra được tuổi của nó (sử dụng máy đếm


Geiger để đếm số C14).

� Phương pháp này chỉ áp dụng đối với những niên đại có

“độ tuổi” từ 58.000 đến 62.000 năm so với hiện tại.


Ví dụ 5: Cho biết đồng vị phóng xạ 146C có chu kỳ bán

rã là 5730 năm, sự phân rã phóng xạ này là quá trình bậc

nhất. Một bộ xương người được phát hiện có hàm lượng

146C giảm chỉ còn 1% so với thời điểm ban đầu của nó.


6C giảm chỉ còn 1% so với thời điểm ban đầu của nó.

Người này sống các đây bao nhiêu năm?.

38057tt10x210.1605.4t5730

2ln

C01.0

Cln 4

Ao

Ao

==>==>= −

5730

2ln

t

2lnk

k

2lnt

2/12/1 ===>=�Tính hằng số vận tốc:

� Tính tuổi của cổ vật:

�Giải:

21


Ví dụ 6: Giả sử rằng sinh viên sẽ quên một nửa những gì

đã được học sau 6 tháng nếu không ôn tập, một sinh viên

năm I bắt đầu học môn học mà không có điều kiện để ôn năm I bắt đầu học môn học mà không có điều kiện để ôn

tập. Hỏi sau khi tốt nghiệp đại học (4 năm) bao nhiêu

kiến thức đã được học mà sinh viên này còn nhớ. Coi sự

quên như là quá trình bậc I.22Genaral chemistry ThS. Nguyễn Thị Hoài

8.2.3 PHẢN ỨNG MỘT CHIỀU BẬC HAI

a.Định nghĩa: Phản ứng mà vận tốc của nó phụ thuộc bậc

hai vào nồng độ.

b.Phương trình động học phản ứng: có hai dạng

� Dạng 1: 2A� sản phẩm

� Theo định luật tác dụng khối lượng: 2A

A kCdt

dCW =−=� Theo định luật tác dụng khối lượng:

ktC

1

C

1

Ao

A

+= Thời gian bán hủyA

o2/1 C.k

1t =

AkCdt

W =−=

ktC

dCA

0A

C

C2A

A =− ∫� Lấy tích phân 2 vế:


23


� Dạng 2: A + B � sản phẩm

� Theo định luật tác dụng khối lượng:

BAA CkC

dt

dCW =−=

Ao

Bo

Ao

Bo

A

B

C

Clnkt)CC(

C

Cln +−=

� Lấy tích phân 2 vế:


kt.CC

.CCln

CC

1

A0B

B0A

0A

0B

=−

24

Ví dụ 1: Trong 10 phút, phản ứng giữa hai chất xảy ra

hết 25% lượng ban đầu. Tính chu kỳ bán hủy của phản

ứng nếu nồng độ ban đầu hai chất trong phản ứng bậc

hai là như nhau.Giải:


Giải:

−Nồng độ ban đầu hai chất bằng nhau, ta có phươngtrình động học của phản ứng :

ktC

1

C

10AA

=− 10kC

1

0,75C

10A

0A

=−=>0A30C

1k =⇒

− Chu kỳ bán hủy của phản ứng là (ph)30kC

1t

0A

21 ==

25

8.2.4 PHẢN ỨNG MỘT CHIỀU BẬC BA

a.Định nghĩa: Phản ứng mà vận tốc của nó phụ thuộc bậc

ba vào nồng độ.

b.Phương trình động học phản ứng: có 3 dạng

� Dạng: 3A� sản phẩm

� Dạng: 2A + B� sản phẩm

� Dạng: A + B + C � sản phẩm

−Biểu thức tốc độ trong ba trường hợp có thể viết:

3A

A kCdt

dCW =−=

B2A

A CkCdt

dCW =−=

CBAA CCkC

dt

dCW =−=

(1)

(2)

(3) 26Genaral chemistry

8.2.4 PHẢN ỨNG MỘT CHIỀU BẬC BA

− Xét trường hợp đơn giản: CoA = Co

B = CoC

− Lấy tích phân phương trình (1), ta được:

kt2)C(

1

C

12

Ao

A2

=−

− Thời gian bán hủy 2A

o2/1 )C(k2

3t =

Ví dụ 1: Trong 15 phút, phản ứng giữa ba chất xảy ra

hết 45% lượng ban đầu. Tính chu kỳ bán hủy của phản

ứng nếu nồng độ ban đầu ba chất trong phản ứng bậc ba

là như nhau. 27ThS. Nguyễn Thị Hoài

CAÛM ÔN SÖÏ THEO DOÕI CUÛA CAÛM ÔN SÖÏ THEO DOÕI CUÛA CAÛM ÔN SÖÏ THEO DOÕI CUÛA CAÛM ÔN SÖÏ THEO DOÕI CUÛA

QUYÙ THAÀY COÂ VAØ CAÙC EM.QUYÙ THAÀY COÂ VAØ CAÙC EM.QUYÙ THAÀY COÂ VAØ CAÙC EM.QUYÙ THAÀY COÂ VAØ CAÙC EM.


CHƯƠNG 8. ĐỘNG HOÁ HỌC

Documents