Bài 17. Dãy hoạt động hoá học của kim loại

D?NG HểA H?C
Trường đại học bách khoa hà nội
Khoa công nghệ hoá học
bộ môn hoá vô cơ đại cương
Trạng thái
đầu
Trạng thái
cuối
Nhiệt động hoá học
Khả năng tự diễn biến
Giới hạn
Trạng thái đầu
Trạng thái cuối
Nhiệm vụ của động hoá học
Nghiên cứu cơ chế chuyển chất ban đầu thành sản phẩm cuối.
Nghiên cứu vận tốc các giai đoạn trung gian.
Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng.
CHƯƠNG I
MỘT SỐ KIẾN THỨC VỀ PHẢN ỨNG HÓA HỌC
ĐỘNG HÓA HỌC
Department of Inorganic Chemistry - HUT
Vận tốc phản ứng
Định nghĩa
Công thức tính
Các yếu tố ảnh hưởng
Ảnh hưởng của nồng độ lên vận tốc phản ứng
Phản ứng đồng thể
Phản ứng dị thể
Ảnh hưởng của nhiệt độ lên vận tốc phản ứng
Qui tắc Van’t Hoff
Phương trình Arrhenius
Phương pháp thực nghiệm nghiên cứu vận tốc phản ứng
Phương pháp cô lập
Phương pháp tuyến tính hóa kết quả thực nghiệm
4Fe + 3O2 + 2nH2O = 2Fe2O3.nH2O
K2O.Al2O3.6SiO2 + CO2 + nH2O = K2CO3 + 4SiO2.(n-2)H2O + Al2O3.2SiO2.2H2O
�2H2 + O2 = 2H2O
để đặc trưng cho độ nhanh - chậm
?C = C2 - C1
?t = t2 - t1
Dấu (+): Biến thiên nồng độ chất tạo thành
Dấu (-): Biến thiên nồng độ chất tham gia
2 NO + O2 = 2 NO2
Bản chất các chất
Nồng độ
Nhiệt độ
Xúc tác
Các yếu tố
ảnh hưởng
ảnh hưởng của nồng độ
Lên vận tốc phản ứng
Vận tốc phản ứng tỷ lệ thuận với tích số nồng độ của các chất tham gia phản ứng.
Phương trình cơ bản của động hoá học
n, m, k xác định bằng thực nghiệm
n, m tương ứng là bậc của chất A & B. (n+m) là bậc của Phản ứng
ảnh hưởng của nồng độ
Phản ứng dị thể
phản ứng có chất rắn tham gia thì nó không có mặt trong biểu thức toán học của định luật tác dụng khối lượng.
ảnh hưởng của nhiệt độ
Lên vận tốc phản ứng
Quy tắc van`t hoff
Phương trình arrhenius
ảnh hưởng của nhiệt độ
Quy tắc Van`t Hoff
T1 có vận tốc là v1
T2 = T1 + 10 có vận tốc là v2 = ? . v1
T3 = T1 + 20 có vận tốc là v3 = ?2 . v1
? - hệ số nhiệt độ cho biết vận tốc tăng lên bao nhiêu lần khi nhiệt độ tăng 100
Một phản ứng xảy ra ở 00C trong 1024 ngày. Hỏi tại 3000C phản ứng xảy ra trong bao lâu, biết trong khoảng từ 0 đến 3000C có ? = 2.
v tỷ lệ nghịch với thời gian, nếu coi nồng độ là 1 mol/l thì ta có v = 1/t.
Trong công nghiệp mang lại lợi ích kinh tế to lớn nếu tìm được đúng điều kiện để vận tốc phản ứng lớn
Dáng điệu hàm luỹ thừa
C- thừa số trước luỹ thừa
R- hằng số khí lý tưởng, 8.314 J/molK
T- nhiệt độ tuyệt đối [K]
Ea- năng lượng hoạt hoá của phản ứng
Ea
Năng lượng cần thiết để chuyển phân tử có năng lượng trung bình thành phân tử hoạt động
ảnh hưởng của nhiệt độ
Phương trình Arrhenius
lnk
1
t
Đường thẳng: lnk = f(1/T)
Trong khoảng nhiệt độ tương đối hẹp
ảnh hưởng của nhiệt độ
Phương trình Arrhenius
Phương pháp thực nghiệm
Nghiên cứu vận tốc phản ứng
aA + bB = cC + dD
Cần xác định: hằng số vận tốc k
Bậc của phản ứng: n +m
Phương pháp cô lập
Phương pháp tuyến tính hoá số liệu thực nghiệm
Phương pháp thực nghiệm
Nguyên tắc chung
Phương pháp cô lập
[B] = const
? [B] >> [A]
Xác định được bậc với chất A là: n
Làm tương tự với chất B, xác định được: m
Từ đó xác định được bậc của phản ứng: n + m
Phương pháp thực nghiệm
Nguyên tắc chung
Phương pháp tuyến tính hoá số liệu thực nghiệm
So sánh kết quả thực nghiệm
Kết quả tích phân phương trình động học
Phương pháp thực nghiệm
Nguyên tắc chung
Phương pháp tuyến tính hoá số liệu thực nghiệm
Giả sử: n =1
[A]0 - nồng độ ở thời điểm t = 0
[A]t - nồng độ ở thời điểm t = t
Phương pháp thực nghiệm
Nguyên tắc chung
Phương pháp tuyến tính hoá số liệu thực nghiệm
Bằng thực nghiệm xác định [A] ở các t khác nhau
vẽ đồ thị ln[A] = f(t)
Nếu đồ thị là đường thẳng thì giả thiết n = 1 là đúng và xác định được k1 = - tg?1.
Nếu sai thì giả thiết n khác.
ln[A]
t
Giả sử: n =1
k1 = tg?1
Giả sử bậc của chất
tích phân phương trình động học
Xác định thực nghiệm nông độ theo thời gian
Vẽ đồ thị
Biết bậc và xác định k
Cho nồng độ 1 chất biến đổi
phù hợp
Phản ứng
Phương trình động học
C
K
Hệ số góc
tg?
n
1
2
n
v = - dC/dt
Tích phân
Đồ thị
đường thẳng
Phương pháp thực nghiệm
Nguyên tắc chung
Cần đo nồng độ ở các thời điểm t khác nhau
Phương pháp
hoá học
Từng thời điểm xác định
Lấy 1 lượng mẫu xác định ra khỏi phản ứng
Xác định nồng độ
Phản ứng vẫn tiếp tục xảy ra.
Lấy mẫu làm nhiễu phản ứng.
Nghiên cứu gián đoạn phản ứng.
quan hệ trực tiếp
c = f(t)
Phương pháp thực nghiệm
Nguyên tắc chung
Phương pháp
hoá lý
không làm nhiễu.
cho hiểu biết liên tục.
Cần đo nồng độ ở các thời điểm t khác nhau
Phương pháp thực nghiệm
Phương pháp phổ trắc quang
I0 = IR + IT + IA
độ hấp thụ: A = - lgT
T = IT / I0 - độ truyền qua [%]
định luật lamber - beer
Dung dịch nồng độ loãng
Chứa 1 chất hấp thụ
Chứa nhiều chất hấp thụ
l - độ dày cuvet
C - nồng độ
?(?)- hệ số hấp thụ mol, đặc trưng cho từng chất và phụ thuộc vào ?
Phương pháp thực nghiệm
Phương pháp phổ trắc quang
Buồng
mẫu
Bộ lọc
Thấu kính
Khe ra sáng
Thấu kính
Khe vào sáng
Thấu kính
Cách tử
Thay đổi độ
sáng 100% T
Đèn Tungsten
Đầu đo
quang
định luật lamber - beer
?
? = f(?)
?max
?max
L = const
I0 = const
S max khi ? max
Lập hàm: ? = f(?)
Các phép đo tại ?max cho kết quả chính xác nhất
Phương pháp thực nghiệm
Phương pháp phổ trắc quang
Phương pháp thực nghiệm
Xác định bậc phản ứng oxi hoá HCOOH bằng KMnO4
2MnO4- + 3HCOOH + 2H3O+ = 2MnO2 + 3CO2 + 6H2O
tím nâu
Dùng máy đo mật độ quang trong vùng nhìn thấy - tử ngoại gần (VIS-UV): 340 - 950 nm
Spectronic 20D
Jenway 6300
HCOOH >> MnO4-
K2HPO4 giữ pH không đổi
[MnO4-] biến đổi theo t
?1 - hệ số hấp thụ mol của MnO4-
?2 - hệ số hấp thụ mol của MnO2.aq
n =1
k1 = -tg?
?
Reaction rates and Marcus theory (1)
Transition state theory