Tốc độ phản ứng SVIP

I. TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG

1. Khái niệm tốc độ phản ứng hoá học

Tốc độ phản ứng được xác định bằng sự thay đổi lượng chất đầu hoặc chất sản phẩm trong một đơn vị thời gian.

- Khi phản ứng hoá học xảy ra, lượng chất dầu giảm dần theo thời gian, trong khi lượng chất sản phẩm tăng dần nên tốc độ phản ứng sẽ giảm dần theo thời gian.

- Đơn vị: (đơn vị nồng độ).(đơn vị thời gian)^-1

Trong đó:

+ Lượng chất có thể được biểu diễn bằng số mol, nồng độ mol, khối lượng hoặc thể tích.

+Thời gian tính bằng giây (s), phút (min), giờ (h), ngày (d),…

- Các phản ứng khác nhau xảy ra với tốc độ khác nhau, có phản ứng xảy ra nhanh, có phản ứng xảy ra chậm.

Ví dụ:

2. Tốc độ trung bình của phản ứng

- Phản ứng tổng quát:

\(aA+bB\rarr cC+dD\)

Tốc độ phản ứng trung bình được tính theo công thức:

\(v_{tb}=-\frac{1}{a}.\frac{\mathrm{\Delta}C_{A}}{\mathrm{\Delta}t}=\ -\frac{1}{b}.\frac{\mathrm{\Delta}C_{B}}{\mathrm{\Delta}t}=\ -\frac{1}{c}.\frac{\mathrm{\Delta}C_{C}}{\mathrm{\Delta}t}=-\frac{1}{d}.\frac{\mathrm{\Delta}C_{D}}{\mathrm{\Delta}t}\)

Trong đó, \(\mathrm{\Delta}A\), \(\mathrm{\Delta}B\), \(\mathrm{\Delta}C\), \(\mathrm{\Delta}D\) lần lượt là biến thiên lượng chất các chất A, B, C, D trong khoảng thời gian \(\mathrm{\Delta}t\).

Ví dụ:

II. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG

Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào nồng độ, nhiệt độ, áp suất, chất xúc tác và diện tích bề mặt của chất tham gia phản ứng.

1. Ảnh hưởng của nồng độ đến tốc độ phản ứng

- Khi nồng độ chất phản ứng tăng lên, số va chạm giữa các hạt tăng lên, làm số va chạm hiệu quả cũng tăng lên và dẫn đến tốc độ phản ứng.

- Định luật tác dụng khối lượng: Đối với phản ứng đơn giản, tốc độ phản ứng tỉ lệ thuận với tích nồng độ các chất tham gia phản ứng với số mũ thích hợp.

Xét phản ứng tổng quát:

\(aA+bB\rarr cC+dD\)

Biểu thức tốc độ theo định luật tác dụng khối lượng:

\(v=k.C_{A}^{a}.C_{B}^{b}\)

Với hằng số tốc độ phản ứng (k) có giá trị đúng bằng tốc độ phản ứng khi nồng độ các chất tham gia phản ứng đều bằng 1 M. Hằng số tốc độ phản ứng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ.

2. Ảnh hưởng của áp suất đến tốc độ phản ứng

- Khi nén hỗn hợp khí (giảm thể tích) thì nồng độ mỗi khí tăng lên. Việc tăng áp suất hỗn hợp khi cũng tương tự như tăng tốc độ, sẽ làm tốc độ phản ứng tăng.

- Việc thay đổi áp suất không làm ảnh hưởng đến tốc độ của phản ứng không có chất khí tham gia.

Ví dụ:

3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng

- Khi tăng nhiệt độ, các hạt (phân tử, nguyên tử hoặc ion) sẽ chuyển động nhanh hơn, động năng cao hơn. Khi đó, số va chạm hiệu quả giữa các hạt tăng lên, dẫn đến tốc độ phản ứng tăng.

- Thực nghiệm cho thấy khi tăng nhiệt độ lên 10 ^oC thì tốc độ phản ứng thường tăng từ 2 đến 4 lần.

- Biểu thức tính hệ số nhiệt độ Van’t Hoff:

\(\frac{v_{T + 10}}{v_{T}}\) = \(\gamma\)

Trong đó: \(v_{T}\) là tốc độ phản ứng tại nhiệt độ T

                \(v_{T + 10}\) là tốc độ phản ứng tại nhiệt độ T + 10

                \(\gamma\) là hệ số nhiệt độ Van’t Hoff

- Giá trị \(\gamma\) càng lớn thì ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng càng mạnh.

4. Ảnh hưởng của diện tích bề mặt đến tốc độ phản ứng

Khi tăng diện tích tiếp xúc, số va chạm giữa các chất đầu tăng lên, số va chạm hiệu quả cũng tăng theo, dẫn đến tốc độ phản ứng tăng.

5. Ảnh hưởng của chất xúc tác đến tốc độ phản ứng

- Năng lượng hoạt hoá là năng lượng tối thiểu cần cung cấp cho các hạt (nguyên tử, phân tử hoặc ion) để va chạm giữa chúng gây ra phản ứng hoá học.

Khi có xúc tác, phản ứng sẽ xảy ra qua nhiều giai đoạn. Mỗi giai đoạn đều có năng lượng hoạt hoá thấp hơn so với phản ứng không xúc tác. Do đó số hạt có đủ năng lượng hoạt hoá sẽ nhiều hơn dẫn đến tốc độ phản ứng tăng lên.

- Sau phản ứng, khối lượng, bản chất hoá học của chất xúc tác không đổi, tuy nhiên, kích thước, hình dạng hạt, độ xốp,… có thể thay đổi.

III. MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA VIỆC THAY ĐỔI TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG

Trong đời sống và trong sản xuất, con người áp dụng nhiều biện pháp kĩ thuật để thay đổi tốc độ phản ứng như thay đổi nồng độ, nhiệt độ, dùng chất xúc tác,…