Bài 18. Phân loại phản ứng trong hoá học vô cơ

Phản ứng trong
hoá vô cơ
Chương II. PHẢN ỨNG TRONG HOÁ VÔ CƠ
I. Nhi?t hoỏ h?c .
1) Hiệu ứng nhiệt của phản ứng - Định luật Hess
Nhiệt lưượng toả ra hay thu vào trong các quá trình hoá học gọi là hiệu ứng nhiệt của quá trình (thường gọi tắt là nhiệt phản ứng)
QV = U ;
QP = H
Định luật Hess : Trong trường hợp áp suất không đổi (hoặc thể tích không đổi), Hiệu ứng nhiệt của phản ứng hoá học QP (hoặc QV) chỉ phụ thuộc vào bản chất và trạng thái của các chất đầu và các sản phẩm của phản ứng mà không phụ thuộc vào cách tiến hành phản ứng.
Tr¹ng th¸i chuÈn
- Đối với các chất khí coi như khí lý tưưởng thì trạng thái chuẩn là trạng thái ở 250C và p = 1atm
- Đối vơi chất rắn và lỏng thì trạng thái chuẩn là chất nguyên chất ở dạng bền nhất của chúng ở điều kiện thường khi áp suất bằng 101,325kPa hay p = 1atm
Đối với chất tan bao gồm chất điện li, không điện li và các ion thì trạng thái chuẩn là trạng thái khi hoạt độ của chúng bằng đơn vị dưới áp suất 1atm.
Nhiệt độ chuẩn là 2980K (chính xác là 298,15K) hay 250C
Hiệu ứng nhiệt tiêu chuẩn ?H0298 , ?U0298 .

Hệ quả của định luật Hess :

a) ∆H0P­ = j∆H0S ,cuèi - i∆H0S, ®Çu
Entanpi sinh (entanpi h×nh thµnh) cña mét chÊt lµ hiÖu øng nhiÖt cña ph¶n øng t¹o thµnh mét mol chÊt Êy tõ c¸c ®¬n chÊt ë tr¹ng th¸i bÒn v÷ng nhÊt trong nh÷ng ®iÒu kiÖn ®· cho vÒ nhiÖt ®é vµ ¸p su¸t.
b) ∆H0P­ = i∆H0ch ,®Çu - j∆H0ch,cuèi
Entanpi ch¸y cña mét chÊt lµ hiÖu øng nhiÖt cña ph¶n øng ®èt ch¸y mét mol chÊt tíi c¸c d¹ng oxi ho¸ thich øng cña c¸c nguyªn tè.
?ng dụng của định luật Hess :
1) Tính các phương trình nhiệt hoá học
2) Tính nhiêt hidrát hoá hay nhiệt hoà tan
3) Tính nhiêt chuyển pha
4) Tính năng lượng liên kết.
* Năng lượng của một liên kết định vị là năng lượng được giải phóng khi liên kết hoá học được hình thành từ những nguyên tử cô lập.
5) Tính năng lượng mạng lưới tinh thể ion
Năng lượng mạng lưới tinh thể là năng lượng được giải phóng khi một mol chất tinh thẻ được hình thành từ các ion ở thể khí.
6) Nhi?t hidrat hoỏ c?a cỏc ion

CHIỀU HƯỚNG CỦA PHẢN ỨNG
TRONG HOÁ VÔ CƠ.
1. Hiệu ứng nhiệt của các phản ứng hoá học .
Sự tạo thành các cation M+, M2+, M3+
Ta nhận thấy : I1 < I2 < I3 ... < In
20Ca : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
Ca - e = Ca+ - I1 (140,3 kcal/mol)
Ca+ - e = Ca2+ - I2 (272,4 kcal/mol)
Ca - 2e = Ca2+ - (I1+I2) (412,7 kcal/mol)
Ca2+ - e = Ca3+ - I3
Ca - 3e = Ca3+ - (I1+I2 + I3 )
Sự tạo thành các cation M+, M2+, M3+
Nhưng khi cho Ca phản ứng với Cl2 ta chỉ gặp CaCl2 mà không gặp CaCl và CaCl3
Vai trò I quan trọng nhưng không quyết định đối với việc hình thành hợp chất.
Việc tạo ra CaCl, CaCl2 và CaCl3 không tách từng nguyên tử
Do v?y ph?i tớnh hi?u ?ng nhi?t c?a cỏc quỏ trỡnh
Tính hiệu ứng nhiệt của các quá trình
Ca(r) + n/2 Cl2(K) CaCln(r) H =

H0th/h n/2 E

Ca(K) Cl(K)
n I A U

Can+(K) + nCl-(K)
Tính hiệu ứng nhiệt của các quá trình
n =1 n=2 n=3
CaCln CaCl(r) CaCl2(r) CaCl3 (r)
Ca(r)  Ca(K) 46 46 46 kcal/mol
Ca(K)  Can+(K) 140,3 412,7 1497
1/2Cl2(K)  nCl(K) 29 58 87 nCl(K)  n Cl-(K) - 87 - 174 - 261
Can+(K)+ nCl-(K)= CaCln (r)- 90 - 537 -1000
Ca(r)+ n/2Cl2(K)= CaCln (r) 40 lỗ -190 lãi 400 lỗ
* Giíi h¹n trªn viÖc h×nh thµnh c¸c cation: nhãm 1  M+ ; nhãm 2  M2+ ; nhãm 3  M3+ ; nhãm 4  M4+ ; nhãm 5&6 kh«ngcã
tính kim loại và khả năng hoạt động hoá học của kim loại
TÝnh kim lo¹i , phi kim g¾n víi nguyªn tö tù do
Ho¹t ®éng ho¸ häc g¾n víi ®¬n chÊt , hîp chất
Nãi kim lo¹i m¹nh ®Èy kim lo¹i yÕu ra khái hîp chÊt cña nã cã nghÜa lµ ta th¶ Fe(r) vµo dung dÞch CuSO4
Fe(r) + CuSO4 (dd) = FeSO4 (dd) + Cu(r)
tính kim loại và hoạt động hoá học

Cã qu¸ tr×nh: Fe(r) Fe2+.aq H0P¦

H0nc
H0th
Fe(l) H0h
H0bh

Fe(K) I Fe2+(K)
H0P¦ = H0th + I - H0h víi H0th = H0nc + H0bh
Tæng qu¸t : M(r) M+.aq H0P¦
H0P¦ = H0th + I - H0h
Fe ®Èy Cu : H0P¦ (Fe(r)  Fe2+.aq ) < H0P¦ (Cu(r)  Cu2+.aq)
G0P¦ = H0P¦ - TS0P¦
G0P¦ (Fe(r)  Fe2+.aq ) < G0P¦ (Cu(r)  Cu2+.aq)
chiều hướng diễn biến của quá trình
?G < 0
Các phương pháp xác định ?G
?G = ?H - T?S ; ?G0 = ?H0 - T?S0
?G = - nFE , ?G0 = - nFE0
?G0 = - RTlnK
(? 250C, ?G0 = - 2,303RTlgK)
Với 1 phản ứng hoá học:
?G0298 pu = ??G0298 sp - ??G0298 cd
CÂN BẰNG HÓA HỌC
nA + mB +… pC + qD +…
Vt = kt [A]n [B]m; Vt  theo thời gian t
VN = kN [C]p [D]q; VN  theo thời gian t
Trạng thái Vt = VN gọi là trạng thái cân bằng
HẰNG SỐ CÂN BẰNG HÓA HỌC
aA + bB +… cC + dD +…


aCcaDd
DGrxn = cmCo + dmDo - amAo - bmBo + RT ln ----------
aAaaBb

aCcaDd
DGrxn = DG o + RT ln -----------
aAaaBb
  At equilibrium (DGrxn = 0):
 
aCcaDd
-DG o = RT ln ---------
aAaaBb
aA + bB  cC + dD
or
VARIATION OF LOG K WITH TEMPERATURE
From earlier discussion:
rG° = rH° - TrS°
If we assume that rH° and rS° are approximately constant (true over a limited temperature range), then because:


we can write

We can calculate rH° and rS° according to:
THE VAN’T HOFF EQUATION
If we assume again that rH° and rS° are approximately constant, we can write the expression:


Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hằng số cân bằng

G0 = - RTlnKp = H0 - TS0

THE VAN’T HOFF EQUATION
If we assume again that rH° and rS° are approximately constant, we can write the expression:


APPLICATION
Calculate the solubility product of anhydrite at 60°C.
CaSO4(s)  Ca2+ + SO42-
First, we calculate rH° and rS°:
rH° = fH°Ca2+ + fH°SO42- - fH°CaSO4(s)
rH° = -543.0 + (-909.3) - (-1434.4) = -17.90 kJ mol-1
rS° = S°Ca2+ + S°SO42- - S°CaSO4(s)
rS° = -56.2 + 18.5 - 107.4 = -145.1 J K-1 mol-1
Method 1:

APPLICATION
Method 2:





The differences in the results of these two methods are due to slight inconsistencies in the thermodynamic data. Retrograde Solubility!
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ CHUYỂN DỊCH CÂN BẰNG HÓA HỌC –
Nguyên lí Le Chatelier
1) Ảnh hưởng của nồng độ:
mA + nB pC + qD
2) Ảnh hưởng của nhiệt độ
3) Ảnh hưởng của áp suất
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG
mA + nB pC + qD
Ảnh hưởng của nồng độ đến tốc độ phản ứng
V = k[A]m[B]n
Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng


Ảnh hưởng của xúc tác đến tốc độ phản ứng
C¬ chÕ cña cña c¸c qu¸ tr×nh xóc t¸c

CÁC LOẠI PHẢN ỨNG TRONG HÓA VÔ CƠ
Phản ứng không kèm sự thay đổi số oxihoá.
Dung môi , dung dịch, phản ứng axit-bazơ.
Phản ứng oxi hoá-khử
Ph?n ?ng c?a cỏc ch?t ? tr?ng thỏi r?n
Ph?n ?ng quang húa
Ph?n ?ng dõy truy?n
Xin chân thành cảm ơn!