Transcript Chuong 7-Động hóa học

CHÖÔNG VII
ÑOÄNG HOÙA HOÏC
(3T)
1
7.1. Đối tượng nghiên cứu
Ñoäng hoùa hoïc (ÑHH): boä moân
hoùa hoïc nghieân cöùu cơ chế toác
ñoä cuûa phaûn öùng vaø caân
baèng hoùa hoïc.
ÑHH giuùp cho vieäc thieát keá
coâng ngheä hôïp lí hôn, laøm taêng
hieäu quả cuûa saûn xuaát ( điều
khiển các qt hóa học xẩy ra với vận tốc
mong muốn và hạn chế các qt không có
lợi)
2
7.2. Một số khái niệm về phản ứng hóa học:
 Hệ
số tỷ lượng của pứ: là chỉ số nguyên tử, phân
tử và ion của các chất tham gia tương tác.
2NO + H2  N2O + H2O
Hệ số tỷ lượng NO, H2, N2O và H2O lần lượt là 2, 1, 1, 1.
7.2.1. Phản ứng đơn giản và phản ứng phức tạp
- PỨ đơn giản là pứ xảy ra một giai đoạn.
- PỨ phức tạp là pứ xảy ra qua nhiều giai đoạn.
- Mỗi giai đoạn được gọi là phản ứng sơ cấp. Tập
hợp các pứ sơ cấp xảy ra trong pứ phức tạp gọi là
cơ chế pứ.
3
7.2.2. Phân tử số và bậc phản ứng
Phân tử số của phản ứng: là số các phân tử tham
gia vào một giai đoạn cơ bản, giữa các phân tử này có
tương tác lẫn nhau tạo ra phản ứng hóa học.
 Baäc
phaûn öùng: soá phaân töû caùc
chaát phaûn öùng maø noàng ñoä quyeát
ñònh toác ñoä cuûa phaûn öùng (TĐPÖ).
Baèng toång soá muõ cuûa noàng ñoä
caùc chaát phaûn öùng trong bieåu thöùc
tính TĐPÖ vieát theo ñònh luaät taùc
duïng khoái löôïng.
4
Phân
loại
động
học
phản
ứng
Dựa vào phân
tử số
- Đơn phân tử
- Lưỡng phân tử
- Tam phân tử
Dựa vào bậc
phản ứng
- Bậc 1
- Bậc 2
- Bậc 3
- Bậc không
Bậc phản ứng có thể là nguyên dương, phân số
hoặc số âm.
 Pứ
phức tạp: bậc pứ được quyết định bởi gđ
chậm nhất
5
VD2: CH3COOH + C2H5OH  CH3COOC2H5 +
H 2O
vì: v = k[CH3COOH].[C2H5OH]
 BPÖ baèng 2
VD3:
2NO + H2  N2O + H2O
coù v = k [NO]2 [H2]  BPÖ baèng 3.
 BPÖ ñöôïc xaùc ñònh töø thöïc nghieäm,
chæ baèng toång heä soá caùc chaát phaûn
öùng trong phöông trình phaûn öùng ñoái
vôùi nhöõng pö ñôn giaûn.
6
cheá phaûn öùng: con ñöôøng theo
ñoù moät pứ hoùa hoïc xaûy ra. Moät pöù
 Cô
thöôøng:
 Coù theå chæ laø moät giai ñoaïn, chuyeån tröïc
tieáp töø caùc tieåu phaân (nguyeân töû, phaân
töû, ion) chaát phaûn öùng tôùi caùc phaân töû
saûn
ra nhö theá ñöôïc
VD4:phaåm. Nhöõng
H2 p
+ứI2xaûy
 2HI
goïi
laø pnhieàu
ứ ñôn giaûn.
 Goàm
giai ñoaïn, chuyeån qua moät soá
tieåu phaân trung gian, keá tieáp nhau tröôùc khi
tôùi caùc tieåu phaân saûn phaåm.
VD5:
2N2O5  4NO2 + O2 goàm 2 giai ñoaïn:
 N2O5  N2 O3 + O2
 N2O3 + N2O5  4NO2
 Nhöõng pöù xaûy ra nhö theá ñöôïc goïi laø pứ
7
phöùc taïp
7.2.3. Phaûn öùng ñoàng theå vaø phaûn
öùng dò theå
 Phaûn öùng ñoàng theå laø pöù trong
ñoù caùc chaát tham gia pöù vaø saûn
phaåm pöù ñeàu ôû cuøng 1 pha.
VD6: pöù toång hôïp khí NH3 töø khi hydro vaø
khí nitô:
N2 (k) + 3H2 (k)  2 NH3 (k)
 Phaûn öùng dò theå laø pöù trong ñoù
caùc chaát tham gia pöù vaø saûn phaåm
pöù ôû 1 vaøi pha khaùc nhau.
VD7: pöù
tan keõm
trong
dd
axit
HCl
laø
Znhoøa
(r) + 2HCl
(l)  ZnCl
(l)
+
H
(k)
2
2
8
pöù dò theå vì noù xaûy ra trong heä goàm 3
7.2.4. Toác ñoä phaûn öùng hoùa hoïc
Toác ñoä phaûn öùng hoùa hoïc laø ñaïi
löôïng ñaëc tröng cho dieãn bieán
nhanh hay chaäm cuûa moät phaûn
öùng hoùa hoïc.
TÑPÖ thöôøng ñöôïc xaùc ñònh
baèng ñoä thay ñoåi noàng ñoä (mol/lít)

cuûa chaát tham gia pöù trong moät
ñôn
vòpứ:
thôøiaA
gian
 Đ/v
+ (phuùt,
bB giaây).
cC + dD
 TÑPÖ trung bình (tính trong
khoảng thời gian nào đó):
9
 Tính theo chất pứ: nếu nồng độ chất A hay B ở
thời điểm t1 là C1, ở thời điểm t2 là C2 thì TÑPÖ
trung bình tính trong khoảng thời gian này là:
C2 – C1 C
V= -  -==
t2 – t1
t
 Tính theo sản phẩm: nếu nồng độ chất C hay D
ở thời điểm t1 là C’1, ở thời điểm t2 là C’2 thì TÑPÖ
trung bình tính trong khoảng thời gian này là:
C’2- C’1
V=  
t 2- t 1
 Tổng quát:
C
+ 
C
V=
t
t
(dấu – chất pứ;
dấu + sản phẩm pứ)10
TÑPÖ töùc thôøi
v   dC
dt
 Đ/v pứ TQ: aA + bB  cC + dD
TĐ trung bình:
1  [A ]
]
[C]
]
[
D
1
[
B
1

1


v+
+
a t
b t
c t
d t
TĐ tức thời:
1 dC A
1 dCB 1 dCC 1 dCD
v



a dt
b dt
c dt
d dt
Caùc yeáu toá chính aûnh höôûng quan
troïng ñ/v TÑPÖ laø: noàng ñoä, nhieät
11
ñoä , xuùc taùc.
7.3. Một số yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ pứ
7.3.1. Aûnh höôûng cuûa noàng ñoä
chaát phaûn öùng:
a, Ñònh luaät taùc duïng khoái löôïng
(Guldbergheä
& Waage)
• “Trong
ñoàng theå, taïi nhieät ñoä
xaùc ñònh, TÑPÖ ôû moãi thôøi ñieåm tæ
leä thuaän vôùi tích soá noàng ñoâä caùc
taùc chaát vôùi soá muõ baèng heä soá
hợp
thứdung
c cuûacuûa
caùcñònh
chaátluaät
phaûn
öùng”
Noäi
theå
hieän
trong bieåu thöùc toác ñoä pöù:
 Ñ/v pö TQ:
aA + bB = cC + dD :
V = k. CAm.CBn
(7.1)
12
 Noàng ñoä chaát pöù taêng laøm
taêng TÑPÖ
 v: toác ñoä töùc thôøi ôû thôøi ñieåm
nhaát ñònh;
 C: noàng ñoä chaát pöù ôû thôøi ñieåm
ñoù;
 k: heä soá tyû leä vaø ñöôïc goïi laø

Caànsoá
löu
yùñoä
raèng
haèng
toác
pöù;ñònh luaät taùc
duïng khoái löôïng chæ aùp duïng
 m, n:xaùc
baäc cho
riêng pöù
chaát ñoàng
pöù; m+n:
baäc
chính
theå
ñôn
pöù
gi
ản cuûa
- laøpöù
nhöõng pöù chæ dieãn ra
qua 1 giai ñoaïn m = a, n = b
13
• Nhöng ñ/v caùc pöù phöùc taïp – laø
nhöõng pöù dieãn ra qua nhieàu giai ñoaïn,
ñònh luaät taùc duïng khoái löôïng khoâng
aùp duïng ñöôïc caùch nghieâm nhaët.
Trong nhieàu pöù loaïi naøy soá muõ ôû
noàng ñoä caùc chaát pöù trong bieåu thöùc
toác ñoä pöù, nghiaõ laø baäc pöù, theo caùc
chaát pöù coù giaù trò khaùc vôùi heä soá tyû
löôïng cuûa chuùng.
• Sôû dó nhö vaäy laø vì toác ñoä cuûa pöù
phöùc taïp ñöôïc xaùc ñònh bôûi giai ñoaïn
chaäm nhaát, maø giai ñoaïn naøy coù theå
coù heä soá tyû löôïng cuûa caùc chaát pöù
khaùc vôùi heä soá tyû löôïng cuûa pöù
14
toång coäng.
VD8: 2 N2O5 = 4 NO2 + O2
2 NO + O2 = 2NO2
(1)
(2)
Pứ (1) và (2) ñeàu laø pöù phöùc taïp vì
chuùng ñeàu dieãn ra qua 2 giai ñoaïn,
nhöng döïa treân thöïc nghieäm ngöôøi ta
xaùc
ñöôïc:
 pöùñònh
(1) goàm
2 giai
ñoaïn:N2O5  N2 O3 + O2 (chaäm)
(I)
N2O3 + N2O5  4 NO2 (nhanh)
 coù v = k.C
NO
(II)
vaø do ñoù coù BPÖ laø 1 (khoâng
truøng vôùi heä soá tyû löôïng cuûa
N2O5)
2
5
15
 pứ (2): 2NO + O2 = 2NO2 tuy cũng là pứ phức tạp, nhưng có :
v= kC2NOCO  BPÖ laø 3 (truøng vôùi heä soá tyû löôïng
2
cuûa NO vaø O2).
Trường hợp này do cơ chế 2 giai đoạn của pứ như sau:
NO + NO  N2O2
(CB nhanh)
N2O2 + O2 = 2NO2
(chậm)
(I)
(II)
Vì giai đoạn (II) xảy ra chậm, nên TĐPỨ được xác định dựa trên giai đoạn này,
 V = k2[N2O2][O2]
Do [N2O2]tg khó xác định, nên có thể dựa vào CB nhanh của giai đoạn (I) để tính:
[N2O2] k
2
2 = t = K1  [N2O2] = K1[NO]
[NO]
kn
 v= k2K1[NO]2[O2], biểu thức TĐPỨ thu được phù hợp với thực nghiệm
K
16
Phöông trình ñoänghoïc cuûamoätvaøiphaûnöùng
Phöông trình hoùa hoïc Phöông trình ñoäng hoïc
N 2O5  2NO 2+1/2O2
v  k[ N 2 O 5 ]
H 2 + I 2  2HI
v  k[ H 2 ][ I 2 ]
2NO + O 2  2NO 2
v  k[ NO] 2 [O 2 ]
CH 3CHO  CH 4+CO
(NO)
2SO 2 + O2  2SO 3
H 2 + Br 2  2HBr
v  k[CH 3 CHO] 3 / 2
v  k[O 2 ][ NO ] 2
k[ H 2 ][ Br 2 ]1 / 2
v
j [ HBr ]
1+
( j  const)
[ Br 2 ]
17
b. Haèng soá toác ñoä
phaûn öùng:
Haèng soá tæ leä k ñöôïc goïi laø haèng soá
toác ñoä, giaù trò cuûa noù chæ phuïï
thuoäc baûn chaát caùc chaát pứ vaø nhieät
ñoä pứ.
k laø ñaïi löôïng ñaëc tröng cho TÑPÖ  k
caøng lôùn thì TÑPÖ caøng nhanh.
Theo tính toán lý- E*/
thuyết:
RT
S*/R
- E*/
k=z.e
RT
.e
=
.e
 Z- hệ số tỷ lệ va chạm giữa các chất pứ;
 E*, S*: năng lượng hoạt hóa, entropi hoạt hóa của pứ
 R- haèng soá khí ; T- nhieät ñoä tuyeät
ñoái
18
Đ/v pứ nhất định  = const nên k chỉ phụ thuộc
vào nhiệt độ
 k là hằng số tại nhiệt độ nhất định.
YÙ nghóa vaät lyù cuûa k: khi CA = CB = 1
mol/lít
 k = v  k laø toác ñoä rieâng cuûa phaûn
öùng.
Cách xác định k:
K ñöôïc xaùc ñònh baèng caùch lấy tích
phân các phương trình ñoäng hoïc töông
öùng vôùi caùc pöù coù baäc khaùc nhau.
19
VD ñ/v pöù baäc 1:
dC - 
dC  = - kdt
v= kC=
dt
C
Lấy tích phân với giới hạn từ t =0 (C0) đến t (C)
C0
1
 lnC = - kt + lnC0  K =  ln 
C
t
[sec -1 ]
C0: noàng ñoä (mol/lít) cuûa chaát pöù ôû
thôøi ñieåm t = 0.
C: noàng ñoä cuûa chaát pöù sau khoaûng

HSTÑ
thôøi
gianKt. khoâng phuï thuoäc vaøo ñôn
vò bieåu thò noàng ñoä, noù coù thöù
nguyeân nghòch ñaûo thôøi gian
20
c. Lyù thuyeát hoaït hoùa vaø naêng
löôïng hoaït hoùa, entropi hoaït hoùa:
 Naêng löôïng hoaït hoùa (E*):
 Theo lyù thuyeát hoaït hoùa muoán va chaïm
coù hieäu quaû (xaûy ra pöù) thì caùc tieåu
phaân va chaïm phaûi coù naêng löôïng dö toái
thieåu naøo ñaáy so vôùi naêng löôïng trung
bình cuûa caùc tieåu phaân trong heä ñeå
thaéng ñöôïc löïc ñaåy giöõa caùc lôùp voû
electron cuûa caùc tieåu phaân, ñeå coù theå va
huyû
lieân
keát
cuõ,
chaïm
Naêngnhau,
löôïngphaù
dö toái
thieåu
ñoù
ñöôïc
goïitaïo
laø
lieân keát
môùi.
naêng
löôïng
hoaït hoùa cuûa tieåu phaân, coøn
tieåu phaân coù naêng löôïng dö toái thieåu ñoù
ñöôïc goïi laø tieåu phaân hoaït ñoäng.
21
Naêng löôïng hoaït hoùa (NLHH)
cuûa
VD:pöù:
ñ/v pöù : aA + bB = cC +
 dD
Baèng toång NLHH cuûa caùc chaát pöù:
 Baèng hieäu soá giöõa naêng löôïng toái
thieåu ( Ett) caàn thieát cuûa heä pöù ñeå
töông taùc xaûy ra vaø naêng löôïng ban
ñaàu (Ebñ) cuûa
heä
pöù.
E* = aEA* + bEB* = Ett Toùm laïi:
Ebñ
NLHH cuûa chaát laø naêng löôïng toái thieåu
caàn cung caáp cho caùc tieåu phaân ñeå chuùng
trôû thaønh hoaït ñoäng,
NLHH caøng nhoû, pöù caøng deã xaûy ra,
22
 Cô cheá
pöù:
 Theo quan nieäm cuõ: pöù dieãn ra theo con
ñöôøng taát caû lieân keát cuõ phaûi bò phaù
vôû heát roài lieân keát môùi môùi ñöôïc taïo
thaønh. Con ñöôøng naøy ñoøi hoûi NLHH
lôùn.
VD: Theo cô cheá naøy pöù toång hôïp HI töø H2
vaø I2 ñoøi hoûi NLHH lôùn:
E* = EplH2 + EplI2 = 104 + 36 = 140kcal/mol
neân pöù khoù xaûy ra, nhöng thöïc
teá pöù naøy töông ñoái deã xảy ra.
23
 Theo quan nieäm môùi: ña soá pöù dieãn
ra qua giai ñoaïn taïo thaønh hôïp chaát
trung gian hoaït ñoäng (phöùc chaát hoaït
ñoäng ); hôïp chaát naøy khoâng beàn seõ
phaân huûy taïo thaønh saûn phaåm.
 Söï taïo thaønh phöùc chaát hoaït
ñoäng ñoøi hoûi NLHH nhoû neân pöù
deã xaûy ra. Như vaäy theo cô cheá naøy:
 NLHH laø naêng löôïng caàn thieát ñeå
caùc
chaát
pöù
sang
thaùi
chuyeån
Trong khi
caùc
lk cuõ
chöa
bòtraïng
phaù vôû
phöùc
hoaït
heát
thì chaát
lk môùi
ñaõñoäng.
ñöôïc taïo thaønh.
24
VD: pöù toång hôïp HI theo cô cheá naøy coù E* =
4 kcal/mol
H2
H
H
HI
I2
I
Chaát phaûn öùng
Saûn phaåm
H2
+ I2
HI
I
Phöùc chaát hoaït ñoäng
H2---- I2
2HI
Sô ñoà bieåu dieãn söï hình thaønh phöùc chaát
Xeùt
giaûn
ñoà naêng löôïng cuûa pöù
hoaït
ñoäng
H2….I
2
toång hôïp HI .
 Theo cô cheá môùi:
Etn* = Et* - En* =(Htg - Hñ) – ( Htg - Hc)
= Hc- Hñ 
 Etn*= Hc- Hñ = H0 =40 - 44= 4
25
kcal/mol
Theo cô cheá cuõ:
Etn*’ = Et*’ - En*’=(Htg’ - Hñ’) – ( Htg’ - Hc’)
= Hc’- Hñ ‘
 Etn*= Hc’- Hñ ‘= H0 =140 - 144= 4
kcal/mol
Et* =40
Htg H2…I2
H2+ I2
Hñ H =Hc – Hñ
En*’ =144
H’tg
En* =44
2H + 2I
Et*‘= 140
H
H2 + I2  2HI
2HI
Hc
 NLHH cuûa pöù
thuaän nghòch coù trò
soá baèng hieäu öùng
nhieät cuûa pöù thuaän
nghòch
Giản đồ năng lượng pứ tổng
hợp HI
Ñöôøng phaûn
öùng
26
NLHH cuûa pöù coù theå tính ñöôïc khi
bieát 2 giaù trò cuûa haèng soá TĐPƯ k (k1,
k2) ôû 2 nhieät ñoä khaùc nhau (T1, T2):
E*
T1T2
k2
k2
T1T2
=R (  ) ln  = 4,576 (  ) lg 
T2 – T1
k1
T2 – T1 k1
VD: Hằng số tốc độ của pứ phân hủy N2O5 thành NO2
và O2 ở 250C là 3,7.10-5 s-1 và ở 650C là 5,2.10-3 s-1. Hãy
tính năng lượng hoạt hóa của pứ.
Giải: Áp dụng công thức trên, ta có:
298x338
5,2.10-3
E*= 8,314x x ln-5
338 -298
3,7.10
= 103458,8J/mol = 103,55 kJ/mol
27
Entropi hoaït hoùa
(S*):
 Khoâng chæ NLHH maø coøn moät soá yeáu toá khaùc
nöõa, nhö söï ñònh höôùng trong khoâng gian khi va chaïm
cuûa caùc tieåu phaân, cuõng coù aûnh höôûng ñeán hieäu
quaû cuûa va chaïm, nghiaõ laø coù aûnh höôûng ñeán toác
ñoäÑ/v
pöù.
VD:
pöù toång hôïp HI noùi treân ñeå taïo thaønh phöùc
chaát hoaït ñoäng H2---I2 thì söï ñònh höôùng cuûa caùc
phaân töû H2 vaø I2 khi va chaïm theo tröôøng hôïp (a)
seõ thuaän lôïi hôn tröôøng hôïp (b).
 Đeå xaûy ra pöù, caùc tieåu phaân phaûi coù naêng
löôïng caàn thieát vaø phaûi coù ñöôïc söï ñònh höôùng
thuaän lôïi nhaát ñònh khi va chaïm.
 Entropi hoaït hoùa ñaëctröng cho xaùc suaát ñònh
höôùng coù hieäu quaû khi va chaïm:
Soá caùch ñònh höôùng
S*= Rln 
thuaän
lôïi
Toång
soá
caùch ñònh höôùng
coù theå coù
= R ln W
28
 Xeùt giaõn ñoà entropi cuûa pöù toång hôïp HI theo
cô cheá môùi:
Stn* = St* - Sn* = (Stg - Sñ) – ( Stg -Sc) = Sc - Sñ =
S
 entropi hoaït hoùa cuûa pöù thuaän –nghòch baèng ñoä
bieán ñoåi entropi cuûa pöù thuaän – nghòch.
S
H2 …I2
St*
Sn
*
H2 + I2 (b)
S = Sc -Sñ
Sñ
Sc
Giản đồ entropi của pứ tổng hợp HI
2HI (a)
Ñöôøng phaûn
öùng
29
haèng soá toác ñoä k, nghiaõ laø TĐPỨ, ñöôïc quyeát
ñònh bôûi 2 yeáu toá:
 naêng löôïng hoạt hóa
E*(yếu tố năng lượng entanpi H)
E*
 sự định hướng- 
trong
KG thuận lợi (yếu tố hình hoïc
entropi S)K= A. e RT
A là thừa số trước lũy thừa, đặc trưng cho sự định hướng trong
KG thuận lợi khi va chạm giữa các tiểu phân pứ.
NLHH E*nhoû, nhöng S*lôùn thì k vaãn raát beù vaø pöù
xaûy ra chaäm;
ngöôïc laïi E* lôùn, nhöng S* beù thì pöù vaãn xaûy ra nhanh.
Toùm laïi theo thuyeát hoaït hoùa:
khi taêng noàng ñoä chaát pöù laøm taêng soá tieåu phaân
hoaït ñoäng, laøm taêng soá va chaïm coù hieäu quaû, daãn
ñeán taêng TĐPỨ.
30
7.3.2. Aûnh höôûng cuûa nhieät
a)ñoä:
Quy taéc (kinh nghieäm) Van't Hoff:
“Khi taêng nhieät ñoä leân 100C, TĐPƯ trung bình taêng töø 2
 4 laàn".
Giaû söû ôû t1 0C, moät pứ coù toác ñoä v1, ôû t2 0C, pứ coù
toác ñoä v2
t 2  t1
Theo Van't Hoff, lieân
heä
giöõa
v1 vaø v2 nhö sau:
v2
10
v1

Soá laàn taêng naøy ñöôïc goïi laø heä soá nhieät ñoä
cuûaTĐPỨ, ñöôïc kyù hieäu:
kn t + n.10
k t + 10
 =  = 2 4 hay toång quaùt  = 
kt
kt
Ñaây laø quy taéc kinh nghieäm, neân coù sai soá ñaùng
keå (khoaûng 20%), tuy nhieân coù theå duøng ñeå tính
gần đúng haèng soá tốc độ k, toác ñoä v tăng bao nhiêu
31
lần….
VD: Xaùc ñònh haèng soá toác ñoä k ôû 300C vaø tính toác
ñoä pöù taêng leân bao nhieâu laàn khi nhieät ñoä taêng
leân 1000 ñ/v pöù phaân huûy N2O5 thaønh NO2 vaø O2,
bieát raèng soá k cuûa pöù ôû 00 vaø 600 C töông öùng
baèng 7,9.10-7 vaø 2,57.10-3
Giaûi:
Tính haèng soá k ôû 300C:
6
K 0 + 6.10
2,57.10-3
=  =  = (3,86)6   = 3,86
k0
7,9.10-7
k0+ 3.10
 = (3,86)3  k30 = k0 x (3,86)3 = 4,54.10-5
k0
 Tính ñoä taêng toác ñoä pöù khi taêng nhieät ñoä leân
1000:
v100 K0+10.10
 =  = (3,86)10 = 734299 laàn
v0
k0
32
b)Phöông trình (thực nghiệm)
Arrheùnius
Giöõa HSTĐ k vôùi nhieät ñoä T taïi ñoù pứ xaûy
ra coù lieân heä:
E*
-
K= A. e
RT
Lấy logarit tự nhiên PT trên và chuyển thành logarit thập
phân:
E
lg k  B
2,303RT
B hằng số tích phân
k2
E 1 1
lg 
  
k1 2,303R  T1 T2 
33
7.3.3. Aûnh höôûng cuûa chaát xuùc
a. Khaùi nieäm veà
taùc:
xuùc taùc:
• Chaát xuùc taùc laø chaát làm tăng TĐPƯ, hoặc gây nên pứ
nếu về mặt nguyên tắc pứ có thể xảy ra.
• Chất ức chế là chất làm cho TĐPỨ chậm lại.
VD: glyxerin là chất ức chế của pứ oxyhóa Na2SO3  Na2SO4
 Các đặc điểm của chất xúc tác:
Lượng chất xúc tác dùng ít hơn chất pứ rất nhiều lần.
Chất xúc tác không thay đổi về lượng cũng như về thành phần
và tính chất hóa học sau pứ (về lý thuyết).
Mỗi chất xúc tác thường chỉ có tác dụng đ/v một pứ nhất định.
34
 Định nghĩa: Chaát xuùc taùc laø những chaát laøm tăng
TĐPƯ do tham gia vào tương tác hóa học với các chất pứ ở
giai đoạn trung gian, laøm giaûm naêng löôïng hoaït
hoùa, nhưng sau pứ, chaát xuùc taùc khoâng bò bieán
ñoåi veà soá löôïng cuõng nhö baûn chaát.
 Pứ xuùc taùc ñoàng theå là pứ có chất xúc tác cùng pha
với hỗn hợp pứ, traûi qua nhieàu giai ñoaïn trong ñoù
NLHH cuûa giai ñoaïn naøo cuõng töông ñoái nhoû.
,k )
VD:
2SO2 (k) + O2 (k) (NO

 2SO3 (k)
coù theå traûi qua hai giai ñoaïn vôùi chaát trung
gian laø NO2:
2NO(k) + O2(k)
2NO2(k)
(chaä
m)
2NO2(k) + 2SO2(k)
2NO(k) + 2SO3(k) (nhanh)
2SO2(k) + O2(k)
SO3(k)
Pöù tuy phaûi traûi qua nhieàu böôùc, song chaát xuùc taùc
ñaõ laøm giaûm NLHH cuûa heä khieán cho TĐPƯ taêng
nhanh.
35
Chaát xuùc taùc dò theå haáp phuï ít nhaát moät trong
nhöõng chaát pöù.
 Pöù hoùa hoïc dieãn ra treân beà maët xuùc taùc taïi
nhöõng vò trí xaùc ñònh (goïi laø taâm hoaït ñoäng)
thöôøng laø nhöõng nguyeân töû coù hoùa trò chöa
baõo hoøa.
VD: pöù hidro hoùa hôïp Mchaát
cô (nhö anken) coù
(Ni, Pt...),höõu

H (k) + CH  CH (k)  CH  CH (k)
2
2
2 niken, platin...(kí3 hieäu
3 chung laø M).
xuùc
taùc kim
loaïi
Khi cho hoãn hôïp taùc chaát qua boät kim loaïi treân,
kim loaïi haáp phuï moät löôïng lôùn khí hidro, keát hôïp
vaøo maïng löôùi tinh theå kim loaïi vaø chuyeån thaønh
caùc nguyeân töû hidro.
1/2H2(k)
+
M
M H
Nguyeân töû hidro coù hoaït tính maïnh hôn phaân töû
hidro, do ñoù pöù hidro hoùa xaûy ra:
2M H
+ C2H4
Beàmaët kim loaïi
C2H6 + 2M
36
Pứ xúc tác đồng thể là pứ có chất xúc tác cùng pha với hỗn hợp
pứ, còn khi chất xúc tác có pha khác với hỗn hợp pứ thì đó là pứ
xúc tác dị thể
Pứ xúc tác enzim một loại anbumin đặc biệt), là pứ hóa học
xảy ra dưới tác dụng xúc tác của các chất albumin đặc biệt được
gọi là các enzim (men). Những pứ này là những pứ hóa học xảy
ra trong cơ thể sinh vật.
Ưu điểm của xúc tác enzim là có tính chọn lọc cao và các pứ xúc
tác enzim xảy ra ở nhiệt độ thường, có hiệu suất lớn
VD: pứ thủy phân ure với xúc tác enzim ureaza:
(NH2)2CO + H2O = CO2 + 2 NH3
37
 Pứ dây chuyền: là pứ gồm nhiều tương tác hóa học (tác dụng
đơn giãn) xảy ra liên tiếp nhau, lặp đi lặp lại (các mắc xích) với sự
tham gia của những tiểu phân đặc biệt được gọi là các gốc tự do.
Gốc tự do là những tiểu phân không bão hòa hóa trị (H , O, OH,
Cl,…) do các phân tử bị phá vỡ dưới tác dụng chiếu sáng, đốt nóng,
phóng điện,… tạo thành, có khả năng pứ rất lớn và khi một gốc tự
do tham gia pứ mất đi thì sẽ xuất hiện nhiều gốc tự do mới tiếp tục
pứ … tạo ra dây chuyền.
Pứ dây chuyền bao gồm 3 giai đoạn cơ bản:
• giai đoạn khơi mào  tạo gốc tự do.
• giai đoạn phát triển mạch.
• giai đoạn ngắt mạch.
Pứ dây chuyền có năng lượng hoạt hóa rất nhỏ, có khi bằng không.
VD: các quá trình hóa học như sự oxi hóa (cháy, nổ) cracking,
38
trùng hợp,…
Pứ quang hóa: là pứ hóa học xảy ra dưới tác dụng của ánh sáng.
Ánh sáng không phải là chất xúc tác cho pứ mà là tác nhân cung cấp
NL cho pứ tạo ra gốc tự do. Pứ quang hóa mà tương tác hóa học xảy
ra tỉ lệ thuận với lượng ánh sáng hấp thụ được, nghĩa là khi chất pứ
hấp thụ 1 photon ánh sáng chỉ sinh ra tối đa 1 gốc tự do, sẽ xảy ra
cách bình thường.
VD: pứ phân hủy AgBr dưới tác dụng của ánh sáng thành Ag và
Br2 trong kỹ thuật ảnh; pứ quang hợp của cây xanh,….
Pứ quang hóa, trong đó sự hấp thụ ánh sáng chỉ đóng vai trò kích
thích pứ xảy ra, còn sau đó pứ tự xảy ra không phụ thuộc vào
lượng ánh sáng hấp thụ, nghĩa là khi chất pứ hấp thụ 1 photon lại
sinh ra được nhiều gốc tự do, sẽ xảy ra theo kiểu dây chuyền.
VD: pứ tổng hợp HCl từ H2 và Cl2 khi được chiếu sáng sẽ xảy
ra theo kiểu dây chuyền
Cl:Cl h
 2 Cl
Cl + H:H h
 HCl + H
H + Cl:Cl h
 HCl + Cl….
39
b. Tác dụng xúc tác:
 Chaát xuùc taùc laøm giaûm NLHH pöù bằng cách thay đổi cơ
 Đ/v
chế
pứquá trình xúc tác đồng thể: chất xúc tác tham gia tạo phức chất
hoạt động mới làm giảm NLHH pứ.
Xét pứ: A + B = AB
Naêng
löôïng
H
A---B
E*1
E*xt
AK--B
E*3
A--K
E*2
A+B
A+B+K
(a): Khoâng xuùc taùc:
A + B A-- -B  AB , E1*
(b): Coù xuùc taùc:
A + K A---K  AK,
E2 *
AK + B AK---B AB + K, E3*
H
AK + B
AB
AB+ K
Đường phaûn öùng
Chất xúc tác làm giảm năng lượng hoạt hóa pứ
Cả E2* và E3* đều nhỏ hơn E1* làm cho các pứ khi có xúc tác
đều xảy ra nhanh hơn khi không có xúc tác.
40
VD: pứ CH3CHO(k)  CH4(k) + CO (k)
khi không dùng xúc tác có E* = 45,5 kcal/mol,
còn khi dùng hơi iot làm xúc tác có E*= 32,5 kcal/mol.
 Nhờ sự giảm NLHH này mà TĐPƯ tăng lên 500000 lần ở 5000K
 Cung cấp gốc tự do (những tiểu phân không bão hòa hóa trị)
tạo ra pứ dây chuyền, là pứ xảy ra rất mãnh liệt (nổ) vì có NLHH
rất nhỏ hoặc bằng không.
VD: TĐPƯ 2CO + O2 = 2CO2 tăng lên mạnh khi dùng hơi
nước làm xúc tác là do hơi nước cung cấp các gốc tự do H , O,
OH tạo ra pứ dây chuyền : OH + CO = CO2 + H
H + O2 = OH + O
O + CO = CO2
những nguyên nhân dẫn đến sự giảm NLHH ở pứ xúc tác chưa
được giải thích tường tận cho tất cả các trường hợp, có thể là do có
sự chuyển dịch electron và phân bố lại NL, làm cho các liên kết bị
yếu đi hoặc bị phân cực hơn nên pứ kế tiếp chỉ cần 1 NLHH thấp. 41