Post on 05-Jul-2018
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 1/84
1
ĐỘNG HÓA HỌC
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 2/84
2
MỞ ĐẦUXét phản ứng hóa học sau:
A + B → C + D+
Hóa Vô cơ: xem xét sự hình thành chất C và D là gì, 2chất A và B có phản ứng với nhau hay không?, liên kếthình thành là gì?
Hóa Hữu cơ : xem xét cơ chế của phản ứng này, cácđồng phân của C và D có thể có xảy ra.
Hóa Lý: xem xét 2 vấn đề: Nhiệt động và động học
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 3/84
3
MỞ ĐẦUNhiệt động:
Nghiên cứu nhiệt của phản ứng này (tức là nănglượng hấp thu hay sinh ra).
Chiều hướng của phản ứng.Phản ứng có khả năng xảy ra không?
Động học:Nghiên cứu tốc độ phản ứng và các yếu tố ảnhhưởng đến tốc độ phản ứng.
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 4/84
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 5/84
5
ĐỘNG HỌC PHẢN ỨNG HÓA HỌC
MỤC TIÊUTrình bày và giải thích được đại lượng tốc độ phản ứng và bậcphản ứng.Trình bày được biểu thức toán học của các phương trình độnghọc phản ứng bậc 0,1,2…Trình bày đại lượng và biểu thức của các hằng số tốc độ phảnứng bậc 0,1,2 và đại lượng T1/2 của chúng.Trình bày được các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng. Áp dụng động học phản ứng tính toántuổi thọ của thuốc..
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 6/84
6
Một số khái niệmTốc độ phản ứng:
Tốc độ: là sự biểu thị tính nhanh hay chậm của mộthoạt động.
Tốc độ phản ứng: sự thay đổi nồng độ của chất thamgia phản ứng hay sản phẩm trong một đơn vị thời gian
A B (sản phẩm)
dtd[B] vhay
dtd[A]v
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 7/84
7
Một số khái niệmBậc của phản ứng hóa học
Bậc của phản ứng là đại lượng cho biết mứcđộ ảnh hưởng của nồng độ đối với tốc độ củaphản ứng hóa học.Nói 1 cách đơn giản: bậc phản ứng là tổng số
các hệ số lũy thừa của nồng độ trong phương
trình biểu diễn sự phụ thuộc của tốc độ phảnứng vào nồng độ của các chất phản ứng.
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 8/84
8
Một số khái niệmKhác biệt giữa hệ số tỷ lượng của phản ứng và bậcphản ứng
-Hệ số tỷ lượng và bậc phản ứng là 2 khái niệm khácnhau.-Hệ số tỷ lượng (phân tử số) của phản ứng là 1 thôngsố rút ra từ các giai đoạn của một phản ứng (số phân
tử tham gia).-Bậc phản ứng là một đại lượng rút ra từ thực nghiệm.
-Tức là tốc độ phản ứng thực tế phụ thuộc vào nồng độ
như thế nào, dạng hàm nào.
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 9/84
9
Một số khái niệmVí dụ:
Xét phản ứng phân hủy của H2O2
2H2O2 → 2H2O + O2Nếu xét theo hệ số tỷ lượng:Bậc của phản ứng phân hủy này là bậc 2 đối
với chất phản ứng H2O2.Bậc của phản ứng là bậc 3 đối với sản phẩm.
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 10/84
10
Một số khái niệmXét phản ứng phân hủy của H2O2
2H2O2 → 2H2O + O2
Dựa vào cơ chế phản ứng xem phản ứngtrên xảy ra 2 giai đoạnGđ1: H2O2 → H2O + O-.(chậm).
Gđ2: O-
+ H2O2 → H2O + O2 (nhanh).Bậc của phản ứng là bậc 1 theo giai đoạnchậm (Gđ1)
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 11/84
11
Một số khái niệmVậy: trong một số trường hợp phản ứng đơngiản (1 giai đoạn, đơn phân tử) bậc phản ứngcũng chính là hệ số tỷ lượng.Bậc phản ứng có thể thay đổi tuỳ theo điềukiện phản ứng còn phân tử số thì không thayđổi
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 12/84
12
Một số khái niệmPhương trình động học của phản ứng
Phương trình động học của phản ứng là phươngtrình biểu diễn sự phụ thuộc của tốc độ phản ứngvào nồng độ của các chất phản ứng.Sự phụ thuộc tốc độ phản ứng vào nồng độ củachất phản ứng đã được M.Guldberg 1836-1902 nhàtoán học kiêm hóa học và nhà hóa học P.Waage1833-1900 đều là người Nauy tìm thấy với tên gọi làđịnh luật tác dụng khối lượng.
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 13/84
13
Một số khái niệm Định luật tác dụng khối lượng: “Trong một hệđồng thể ở nhiệt độ không đổi, tốc độ phảnứng tỷ lệ thuận với tích số nồng độ các chất phản ứng với số mũ bằng hệ số hợp thức củachúng trong phương trình phản ứng”
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 14/84
14
Một số khái niệm
Tốc độ phản ứngA B (sản phẩm)
]A[k
dt
d[A]v
Khi [A] = 1 thì V = KHằng số tốc độ của phản ứng là tốc độ riêng của phảnứng.Hằng số tốc độ k Về ý nghĩa vật lý hằng số tốc độ k của
phản ứng hóa học là tốc độ của phản ứng hóa học khinồng độ các chất tham gia phản ứng bằng đơn vị (1mo/l)
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 15/84
15
Một số khái niệmK có thứ nguyên và thứ nguyên của K phụ thuộc bậc của phản ứng.
Giả sử aA + bB = cC + dDThứ nguyên của hằng số tốc độ k
Ở V = const phản ứng đồng thể bậc n có phương trình động học:
với bậc phản ứng là n = n1 + n2 + ...
Vì dCA < 0 nên -dCA > 0. hằng số tốc độ k có thứ nguyên:k = (nồng độ)1 – n x (thời gian) –1 = (nồng độ) –(n – 1)x (thời gian) –1
Thời gian tính bằng giây, phút, giờ ….Nồng độ tính bằng mol/l
....CkCdt
dC 22
11
nA
nA
A
dt1.
CCdC
k 2
2
1
1
i
nA
nA
A
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 16/84
16
Một số khái niệmK có thứ nguyên và thứ nguyên của K phụ thuộc bậc củaphản ứng.Ví dụ:
Phản ứng bậc 0, thứ nguyên của k là:thời gian –1x nồng độ
Phản ứng bậc 1, thứ nguyên của k là
thời gian – 1
Phản ứng bậc 2, thứ nguyên của k làthời gian – 1x nồng độ – 1.
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 17/84
17
Một số khái niệmChu kì bán hủy
Là thời gian mà nồng độ chất phản ứng giảmđi một nửa.Trong ngành dược: T1/2 là thời gian để hàmlượng thuốc giảm đi còn một nửa.
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 18/84
18
Một số khái niệmHạn dùng của thuốc
Là thời gian để hàm lượng thuốc còn lại 90%so với ban đầu.
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 19/84
19
Phương pháp họcBiết cách thiết lập phương trình động học
Viết phương trình động học hợp thức gồmtốc độphản ứng theo định nghĩa và định luật tác dụngkhối lượng.Giải phương trình vi phân cấp 1 đơn giản.Trình bày phương trình động học liên hệ giữanồng độ chất tham gia phản ứng và thời gian.
Tính toán các đặc trưng của từng bậc phảnứng gồm hằng số tốc độ k và T½
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 20/84
20
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐƠN GiẢN
Khảo sát phản ứng bậc khôngXét phản ứng A sản phẩmPhản ứng bậc không là phản ứng mà tốc độ phản ứngkhông phụ thuộc vào sự thay đổi nồng độ chất thamgia phản ứng.Tốc độ phản ứng
Biến đổi phương trình trên k.dt = - d[A]Lấy tích phân 2 vế
k ]A[k dt
d[A]v 0
t
0t
]A[
]A[ 0
]A[ddtk
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 21/84
21
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐƠN GiẢNKhảo sát phản ứng bậc không
Kết quả ta thu được: kt = [A]0 – [A]Hằng số tốc độ phản ứng
Từ phương trình trên hằng số tốc độ phản ứng bậckhông được xác định thông qua sự thay đổi [A] theothời gian t.
])A[(t1k ]A[ 0
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 22/84
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 23/84
23
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐƠN GiẢNKhảo sát phản ứng bậc không
Hằng số tốc độ
Chu kì bán hủy: T1/2
khi
])A[]A([t
1k 0
2]A[
]A[T.k 2]A[
]A[ 0
02/10
k .2]A[T 0
2/1
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 24/84
24
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐƠN GiẢNKhảo sát phản ứng bậc không
k .2]A[T 0
2/1
•Chu kì bán hủy T1/2 của phản ứng bậc không phụ thuộcvào nồng độ ban đầu của chất phản ứng.
•Phản ứng bậc không thường gặp khi nghiên cứu sự phânhủy thuốc trong hỗn dịch và nhũ tương.
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 25/84
25
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐƠN GiẢNKhảo sát phản ứng bậc một
Xét phản ứng
Theo định luật tác dụng khối lượng:
dtd[A]V A sản phẩm
k[A]V
]A[k dt]A[d
V
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 26/84
26
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐƠN GiẢNKhảo sát phản ứng bậc một
Để xây dựng phương trình động học phản ứng bậcmột.Ta phải giải phương trình
]A[k dt]A[d
Bằng phép phân ly biến số và tích phân hữu hạn khi tcó giá trị từ 0 → t tương ứng nồng độ chất A thay đổitừ [A]0 → [A]
t
0
[A]
[A]kdt
[A]d[A]
0
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 27/84
27
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐƠN GiẢNKhảo sát phản ứng bậc một
t
0
[A]
[A]kdt
[A]d[A]
0
]A[]A[ln
t1k kt
[A][A]ln 00
Phương trình động học của phản ứng bậc 1:
Hằng số tốc độ phản ứng bậc 1
]A[
]A[logt
303,2k 0
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 28/84
28
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐƠN GiẢNKhảo sát phản ứng bậc một
Nếu gọi:a là nồng độ ban đầu của chất A.x là nồng độ đã phản ứng của A.a – x là nồng độ còn lại của A
Bằng các số liệu thực nghiệm có thể tính hằng số tốc độphản ứng nếu biết nồng độ chất [A] ở từng khoảng thời
gian t khảo sát
xaalog303,2k
Ộ Á Ả Ứ Ơ Ả
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 29/84
29
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐƠN GiẢNKhảo sát phản ứng bậc một
Phương trình động học phản ứng bậc 1Từ công thức
]A[]A[
lgt303,2
k 0
]Alg[]Alg[303,2
kt0
0]Alg[t303,2k ]Alg[
Ộ Á Ả Ứ Ơ Ả
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 30/84
30
Phương trình có dạng đường thẳng lg[A]=f(t)
0]Alg[t303,2k
]Alg[
303,2
k tg
lg[A]0
O B
C
α
lg[A]
t
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐƠN GiẢNKhảo sát phản ứng bậc một
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 31/84
31
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐƠN GiẢNKhảo sát phản ứng bậc một
Đặc điểm của phản ứng bậc 1Hằng số tốc độ phản ứng
]A[]A[log
t303,2k 0
Chu kì bán hủy: 2]A[]A[Tt 02/1
k 2lg.303,2T 2/1 Hay
k 693,0T 2/1
]A[]A[lg
k 303,2t 0
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 32/84
32
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐƠN GiẢNKhảo sát phản ứng bậc một
Thời gian thuốc còn lại 90% hoạt chất
Khi thay vào phương trình10/90 Tt]A[10
9]A[
]A[]A[log
t303,2k 0
10/910/90
0
10/9 T
105,0
9
10lgT
303,2
]A[109
]A[lgT
303,2k
k
105,0T 10/9
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 33/84
33
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐƠN GiẢNKhảo sát phản ứng bậc 2
Phản ứng tương tác của 2 phân tử cùng loạiXét phản ứng TQ dạng
2A sản phẩm
Phương trình động học có dạng
2]A[k dt
]A[d
Bằng phép phân ly biến số và lấy tích phân hữu hạn khi tcó giá trị từ 0 → t tương ứng nồng độ chất A thay đổi từ[A]0 → [A]
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 34/84
34
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐƠN GiẢNKhảo sát phản ứng bậc 2
0
t
0
[A]
[A]2 ]A[
1]A[
1ktkdt[A]d[A]
0
0]A[
1kt]A[
1Phương trình động học của phản ứng bậc 2
Hằng số tốc độ phản ứng bậc 2
0]A[1
]A[1
t1k
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 35/84
35
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐƠN GiẢNKhảo sát phản ứng bậc 2
Chu kì bán hủyKhi
0
02/1 ]A[
2]A[
12]A[]A[Tt
00
2/1 ]A[1
]A[2
k 1T
02/1 ]A.[k
1T
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 36/84
36
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐƠN GiẢNKhảo sát phản ứng bậc 2
Phản ứng của 2 phân tử khác loạiXét phản ứng TQ dạng
A + B sản phẩm CTheo khái niệm về tốc độ phản ứng
Theo định luật tác dụng khối lượng
dt]C[d
dtd[B]
dtd[A]v
]B].[A[k v
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 37/84
37
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐƠN GiẢNKhảo sát phản ứng bậc 2
Phương trình tốc độ phản ứng bậc 2 có thể viết
]B].[A[k dt
]A[d hay ]B].[A[k dt
]B[d
Đây là biểu thức tính tốc độ phản ứng khi 2 chất khác nhau.Gọi x là nồng độ chất A đã phản ứng ở thời điểm t, nồng độ A và B tại thời điểm t là:
[A] = [A]0 – x[B] = [B]0 – x
2 chất A và B có cùng hệ số tỷlượng
Ả Ứ Ả
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 38/84
38
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐƠN GiẢNKhảo sát phản ứng bậc 2
Thay vào phương trình tốc độ
)x]B).([x]A([k dt
)x]A([d00
0
)x]B).([x]A([k dt
)x(d00
Trường hợp nồng độ ban đầu A và B bằng nhau: [A] 0 =[B]0 phương trình động học và các thông số đặc trưnggiống trường hợp phản ứng của 2 phân tử cùng loại
Ộ Ả Ứ Ả
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 39/84
39
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐƠN GiẢNKhảo sát phản ứng bậc 2
Trường hợp nồng độ ban đầu A và B khác nhau
Bằng phép phân ly biến số và lấy tích phân hữu hạn khi tcó giá trị từ 0 → t tương ứng nồng độ x thay đổi từ x = 0→ x
)x]B).([x]A([ )x(ddt.k 00
Ộ Ả Ứ Ả
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 40/84
40
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐƠN GiẢNKhảo sát phản ứng bậc 2
x
0 00
t
0 )x]B).([x]A([)x(ddt.k
Xét số hạng
)x]A([ j)x]B([ I)x]B).([x]A([ 10000
)x]B).([x]A([)]B[J]A.[I(x).IJ(
)x]B).([x]A([)x]B.([J)x]A.([I
)x]B).([x]A([1
00
00
00
00
00
Ta có
0000 ]B[]A[
1JI
JI
1]B[J]A.[I0IJ
Ộ Ả Ứ Ả
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 41/84
41
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐƠN GiẢNKhảo sát phản ứng bậc 2
Vậy
)x]A([1
)x]B([1
]B[]A[1
)x]B).([x]A([1
000000
Thay vào phương trình
x
00000
t
0
)x]A([
1
)x]B([
1
]B[]A[
1dt.k
000000
]Aln[)x]Aln([)x]Bln([]Bln[]B[]A[
1t.k
Ộ Á Ả Ứ Ả
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 42/84
42
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐƠN GiẢNKhảo sát phản ứng bậc 2
)x]B([]A[)x]A([]B[ln
)]B[]A.([t1k
00
00
00 Đặt [A]0 = a và [B]0 = b;Phương trình hằng số tốc độ phản ứng có dạng
)x b(a)xa( blg
) ba(t303,2k
Ộ Á Ả Ứ Ả
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 43/84
43
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐƠN GiẢNKhảo sát phản ứng bậc 2
Thứ nguyên của hằng số tốc độ phản ứngbậc 2 có dạng: nghịch đảo của tích số đơn vịthời gian và nồng độ.Ví dụ: nếu đơn vị nồng độ là mol/l và đơn vịthời gian là giây thì k sẽ có đơn vị là:
Giây-1x mol-1x l
Ộ Á Ả Ứ Ả
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 44/84
44
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐƠN GiẢNKhảo sát phản ứng bậc 2
Chu kì bán hủyTrong trường hợp nồng độ ban đầu A và B bằngnhau: [A]0 = [B]0
0
2/1 ]A.[k 1T
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 45/84
45
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐƠN GiẢNcác phương pháp xác định hằng số K
Xác định hằng số tốc độ phản ứng Phương pháp thế.
Phương pháp đồ thịPhương pháp dựa trên chu kì bán hủy
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 46/84
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 47/84
47
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐƠN GiẢNcác phương pháp xác định hằng số K
Xác định hằng số tốc độ phản ứng bằng phươngpháp đồ thị-Biến đổi phương trình động học thành dạng đườngthẳng.
-Vẽ đường thẳng sự phụ thuộc của hàm nồng độ theothời gian (bậc 0 là: [A] = f(t); bậc 1: lg[A] = f(t) và bậc 2:
)t(f ]A[
1
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 48/84
48
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐƠN GiẢNcác phương pháp xác định hằng số K
[A]0
O B
C
α
OBOCk tg
ĐỒ THỊ PHẢN ỨNG BẬC KHÔNG
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 49/84
49
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐƠN GiẢNcác phương pháp xác định hằng số K
OBOC
303,2k tg lg[A]0
O B
C
α
lg[A]
t
Dễ dàng suy ra303,2x
OBOCk
ĐỒ THỊ PHẢN ỨNG BẬC 1
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 50/84
50
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐƠN GiẢNcác phương pháp xác định hằng số K
]A[1
0]A[1
O
C
B
t
OBOCk tg
ĐỒ THỊ PHẢN ỨNG BẬC 2
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐƠN GiẢN
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 51/84
51
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐƠN GiẢNcác phương pháp xác định hằng số K
2
[A]0
[A]0
tT` 1/2
Xác định hằng số tốc độ phản ứng bằng phương phápdựa trên chu kì bán hủy
Vẽ đồ thị sự phụ thuộc [A] theo t: tại thời điểm [A] =[A]0/2 T1/2.
Dựa vào giá trị T1/2 tính được k theo các công thức
2/1
0
T.2]A[k Bậc không :
Bậc 1: 2/1T693,0
k Bậc 2:
02/1 ]A.[T1k
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 52/84
52
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐƠN GiẢNcác phương pháp xác định bậc phản ứng
• Phương pháp thử sai (phương pháp thế)
•Bằng thực nghiệm khảo sát vận tốc phản ứng: thu đượckết quả sự biến đổi hàm lượng của chất khảo sát theothời gian.
•Thay các số liệu thu được vào phương trình động họcbậc không, bậc 1, bậc 2 …Nếu các giá trị hàm lượng vàthời gian tương thích với phương trình có bậc nào thì bậcấy chính là của phản ứng thực nghiệm trên
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 53/84
53
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐƠN GiẢNcác phương pháp xác định bậc phản ứng
Phương pháp dựa vào chu kì bán hủy Đo một vài khoảng thời gian cần thiết để nồng độ ban đầucòn ½, ¼, 1/8, ….
Lấy bộ giá trị nồng độ tương ứng với thời gian thế vàobiểu thức tính T1/2 của các bậc phản ứng khác nhau nếubiểu thức nào phù hợp thì đó là bậc của phản ứng cầntìm.Dự đoán nếu T
½là hằng số thì phản ứng bậc 1.
nếu tích T½ và [A]0 là hằng số thì là bậc 2.
Ộ Ả Ứ Ả
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 54/84
54
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐƠN GiẢNBảng tóm tắt các loại phản ứng
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 55/84
55
MỞ RỘNGPhản ứng bậc n ( 1) = kCn = kdt = kt + I
t = 0 C = Co I = = kt k = *** 1/2 =
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 56/84
56
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG PHỨC TẠP
Phản ứng thuận nghịchPhản ứng song songPhản ứng nốI tiếp
Phản ứng phức tạpGồm nhiều phản ứng thành phần diễn rađồng thời.
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 57/84
57
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG PHỨC TẠP
PHẢN ỨNG THUẬN NGHỊCHk 1
k 2
A1A2
Xét trường hợp phản ứng thuận và nghịch là bậc 1,phương trình động học có dạng
]A[k ]A[k dt
]A[d 2211
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 58/84
58
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG PHỨC TẠP
Gọi a là nồng độ ban đầu của chất phản ứng A1.
x là nồng độ chất đã phản ứng ở thời điểm tNếu tại thời điểm ban đầu (t = 0), nồng độ A2 bằng0, ở thời điểm t: x là nồng độ của A2.
xk )xa(k dtdx
21
Khi x = xCB (trạng thái cân bằng) 0dt
dxCB
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 59/84
59
Do đó: CB2CB1 xk )xa(k
CB
CB12 x)xa(k
k
xk )xa(k dt
dx21
Thay vào pt:
)xx(x
ak dtdx
CBCB
1
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG PHỨC TẠP
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG PHỨC
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 60/84
60
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG PHỨCTẠP
Lấy tích phân giới hạn khi t = 0 đến t tương ứng x =0 đến x
t
0t CB
1x
0x CB dtxak
)xx(dx
)xx(xlg
t.ax.303,2k
)xx(
xln
t
1
x
ak
CB
CBCB1
CB
CB
CB
1 Vậy: biết a, xCB, x tươngứng với thời điểm t ta suyra k1 từ đó xác định k2
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG PHỨC
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 61/84
61
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG PHỨCTẠP
Ví dụD-Menthol L-menthol
NH4CNS (NH2)2CS
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG PHỨC
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 62/84
62
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG PHỨCTẠP
CH2OH (CH2)2 COOH + H2O
-hydroxibutyric acid -lacton
CH 2 CH 2 CH 2 CO
O
Các số liệu thực nghiệm: a = 18,23t, pt x t, pt x
21 2,41 160 10,35
50 4,96 220 11,55
100 8,11 13,28
120 8,10
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG PHỨC
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 63/84
63
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG PHỨCTẠP
PHẢN ỨNG SONG SONGVí dụ: phản ứng phân hủy kali clorat
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG PHỨC
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 64/84
64
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG PHỨCTẠP
Xét sơ đồ A1
A 2
A 3
k 1
k 2
Gọi a là nồng độ ban đầu của chất phản ứngx là nồng độ chất A1 đã phản ứng ở thời điểm t
Phương trình tốc độ chung của sự biến đổi A1
)xa(k dtdx
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG PHỨC
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 65/84
65
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG PHỨCTẠP
Trong đó k là hằng số tốc độ biến đổi A1 theo cả 2 hướngLấy tích phân giới hạn từ t = 0 → t tương ứng x = 0 → x
)xa(a
lnt1
k Gọi y là nồng độ chất A2 tại thời điểm t
z là nồng độ chất A3 tại thời điểm t
Tại thời điểm t = 0 ta có y = 0 và z = 0 ta có hệ thứcx = y + z
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG PHỨC
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 66/84
66
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG PHỨCTẠP
Đạo hàm theo t
dtdz
dtdy
dtdx
Trong đó )xa(k dtdy
1 tốc độ tạo thành A2
)xa(k dtdz 2 tốc độ tạo thành A3
*
**
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG PHỨC
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 67/84
67
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG PHỨCTẠP
Nếu cộng 2 phương trình (*) và (**) ta được
k = k1 + k2 =
Nếu chia phương trình (*) cho (**))xa(
alnt
1
2
1
2
1
k k
zy
k k
dzdy
Bằng thực nghiệm nếu biết giá trị của đại lượng x, y, zở các thời điểm t khác nhau ta sẽ tính được k1 và K2
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG PHỨC
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 68/84
68
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG PHỨCTẠP
PHẢN ỨNG NỐI TiẾPXét sơ đồ:
3k
2k
1 AAA 21
Tốc độ chuyển hoá A 1 ]A[k dt
]A[d11
1
Tốc độ chuyển hoá A 2:A2 hình thành do phản ứng 1 vàmất đi bởi phản ứng 2 ]A[k ]A[k
dt
]A[d2211
2
Tốc độ hình thành A 3 ]A[k dt
]A[d22
3
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG PHỨC
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 69/84
69
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG PHỨCTẠP
ở thời điểm t = 0 nồngđộ chất
0A0A aA
3
2
1
ở thời điểm t nồng độchất
zAyAxA
3
2
1
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG PHỨC
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 70/84
70
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG PHỨCTẠP
Phương trình động học có dạng
)xa(k dtdx
1
yk )xa(k dtdy
21
yk dtdz 2
(a)
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG PHỨC
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 71/84
71
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG PHỨCTẠP
Giải pt)xa(k
dtdx
1
)e1(axe.axa
e)xa(
atk )xaln(aln
t1k
t1
k
t1k 1
(*)
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG PHỨC
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 72/84
72
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG PHỨCTẠP
Thế (*) vào pt (a)
yk e.a.k dt
dy2
tk 1
1
tk 12
1e.a.k yk dtdy
Nhân 2 vế củaphương trình dte tk 2
dte.a.k dtyek e.dy t)k k (1
tk 2
tk 1222 (**)
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 73/84
73
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG PHỨC
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 74/84
74
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG PHỨCTẠP
Hệ thức dtyek e.dy tk 2
tk 22
là vi phân toàn phần của hàm tk 2ye
Pt (**)trở thành dte.a.k )ye(d t)k k (1
tk 122
dte.a.k )ye(dt
0tt)k k (1
y
0ytk 122Lấy tíchphân
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG PHỨC
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 75/84
75
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG PHỨCTẠP
Kết quả
tk
12
1tk
12
1
12
1t)k k (
12
1tk
21
122
ek k
a.k e.k k
a.k yhay
k k a.k e.
k k a.k ye
Biết x = y + z z = x – y
tk
12
1tk
12
2
tk
12
1tk
12
1t1k
21
21
ek k
k e.k k
k 1a
ek k
a.k e.k k
a.k )e1(az
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG PHỨC
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 76/84
76
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG PHỨCTẠP
Từ các giá trị thực thu được x, y, z tương ứng vớicác thời điểm t có thể áp dụng giải các phươngtrình ta được k1,k2
1k k
k
0ek k
k 1e
12
2
tk
12
1
tk
2
2
Nếu k1 << k2 thì
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG PHỨC
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 77/84
77
ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG PHỨCTẠP
)e1(az tk 1
tk
12
1tk
12
2 21 ek k
k e.k k
k 1az
Đây là phương trình phản ứng bậc 1 đơn giản
ẢNH HƯỞNG NHIỆT ĐỘ ĐẾN TỐC ĐỘ
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 78/84
78
ẢNH HƯỞNG NHIỆT ĐỘ ĐẾN TỐC ĐỘPHẢN ỨNGẢNH HƯỞNG NHIỆT ĐỘ ĐẾN TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG
Sự tăng nhiệt độ sẽ làm tăng tốc độ phản ứng
QUY TẮC VAN’T HOFFỞ khoảng nhiệt độ gần nhiệt độ phòng (không cao),nếu tăng nhiệt độ phản ứng thêm 10 0C thì tốc độphản ứng tăng từ 2 đến 4 lần.
42k
k T
10T lần
Ký hiệu gama (γ , là hệ số nhiệt độ của tốc độ phản ứng).
ẢNH HƯỞNG NHIỆT ĐỘ ĐẾN TỐC ĐỘ
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 79/84
79
ẢNH HƯỞNG NHIỆT ĐỘ ĐẾN TỐC ĐỘPHẢN ỨNG
Quy tắc ArrheniusMột quy luật có tính định lượng hơn đượcđưa ra bằng phương trình
k = Ax e -Ea/RT
ẢNH HƯỞNG NHIỆT ĐỘ ĐẾN TỐC ĐỘ
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 80/84
80
ẢNH HƯỞNG NHIỆT ĐỘ ĐẾN TỐC ĐỘPHẢN ỨNG
Để tiện cho tính toánphương trình chuyểnsang logarit thập phân
]Alg[T1.
303,2Ek lg a
Sự phụ thuộc lgk vào nghịch đảo của nhiệt độ là hàm sốbậc nhất, đồ thị là đường thẳng có hệ số góc là:
R .303,2Etg a
ẢNH HƯỞNG NHIỆT ĐỘ ĐẾN TỐC ĐỘ
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 81/84
81
ẢNH HƯỞNG NHIỆT ĐỘ ĐẾN TỐC ĐỘPHẢN ỨNG
Gọi T1 là nhiệt độ khảo sát ở điều kiện ứng vớihằng số tốc độ k1.
T2 là nhiệt độ khảo sát ở điều kiện ứng với
hằng số tốc độ k2..Hiệu giữa lgk1 và lgk2 là biểu thức
21
12a
1
2
12
a
1
2
T.T.R .303,2)TT(E
k k lg
T
1
T
1
R .303,2
E
k
k lg
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 82/84
82
XÁC ĐỊNH TUỔI THỌ CỦA THUỐCXÁC ĐỊNH TUỔI THỌ CỦA THUỐC
Một trong những ứng dụng của động học lànghiên cứu độ ổn định của thuốc.
- Việc nghiên cứu độ ổn định có thể xác định tuổithọ của thuốc trong điều kiện bảo quản.- Xác định độ bền tương đối của sản phẩm khi gặpđiều kiện khắc nghiệt.- Thông thường bậc phản ứng phân hủy là bậc 1.
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 83/84
83
XÁC ĐỊNH TUỔI THỌ CỦA THUỐCPhương pháp thử dài hạn
Xác định trong điều kiện thường. Điều kiện thử gắn liền với điều kiện thực tế lưu hành
thuốc.Nước ta theo quy định là khí hậu vùng IV điều kiệnbảo quản là 30 2 oC và độ ẩm tương đối là 755%.Thời điểm kiểm tra thông thường ở năm đầu tiên làmỗi 3 tháng, năm thứ 2 mỗi 6 tháng, từ năm thứ 3 là12 tháng.
8/15/2019 7_ĐỘNG HÓA HỌC
http://slidepdf.com/reader/full/7dong-hoa-hoc 84/84
XÁC ĐỊNH TUỔI THỌ CỦA THUỐCPhương pháp thử cấp tốc.
Để hạn chế thời gian thực hiện nhất là trong giaiđoạn nghiên cứu.
Điều kiện cấp tốc là 40 2 oC và độ ẩm tương đốilà 75 5%.Công thức ước tính tuổi thọ ở đk thường từ điềukiện cấp tốc.
)lh(n
)t( xTT