Bài giảng Ảnh hưởng của chất xúc tác đến tốc độ phản ứng hóa học

ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT XÚC TÁC 
ĐẾN TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG HÓA HỌC 
ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT XÚC TÁC
Giới thiệu lịch sử xúc tác 
+ Thenard, 1818, Phân huỷ H2O2 dưới tác dụng MnO2, Ag, Pt ...
+ Davy, 1820, oxy hoá rượu Acid acetic trên bề mặt Pt
Năm 1884, Ostwald, đưa ra định nghĩa chất xúc tác:
Là chất làm thay đổi tốc độ phản ứng hoá học nhưng không 
biến đổi trong quá trình phản ứng
Thời trung cổ, tổng hợp ete: Rượu + Acid
+ Kirchhoff, 1809, đường hoá tinh bột bằng H2SO4
Đầu TK 19, xuất hiện PP định lượng Quan tâm đến hiện tượng
“ PƯ chỉ xảy ra khi có mặt 1 chất không tiêu hao, không biến 
đổi về mặt hoá học”
ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT XÚC TÁC
I. Đại cương về chất xúc tác
+ Chất kích thích, ức chế và nhiễm độc xúc tác
+ Phân loại xúc tác
- Trạng vật lý
Xúc tác đồng thể
Xúc tác dị thể
- Tác dụng
Xúc tác âm
Xúc tác dương
1.1. Khái niệm và phân loại
+ Khái niệm: - Làm thay đổi tốc độ phản ứng
- Không biến đổi về hoá học
- Có ái lực với chất PƯ, tham gia các gđ trung gian
+ Hiện tượng tự xúc tác
Không có tác dụng xúc tác, tác động lên chất xúc tác
ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT XÚC TÁC
 Làm tăng tốc độ phản ứng, không tạo ra phản ứng
 Làm tăng tốc độ đạt đến trạng thái cân bằng, 
không làm chuyển dịch cân bằng
1.2. Đặc điểm chất xúc tác
Phản ứng xảy ra khi G0 < 0, F0 < 0
Chất XT không làm thay đổi giá trị G0
 G0, F0: khả năng xảy ra của PƯ
Tăng tốc độ chiều thuận lên bao nhiêu thì cũng tăng tốc độ 
theo chiều nghịch lên bấy nhiêu lần
Giá trị KCB không thay đổi
RT.lnKCB = - G
0
ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT XÚC TÁC
 Có tính chọn lọc cao
 Tham gia PƯ theo cơ chế chu kỳ, được phục hồi liên tục
1.2. Đặc điểm chất xúc tác
 Không bị mất đi, không bị biến đổi về mặt hoá học
ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT XÚC TÁC
 Chất xúc tác và chất phản ứng cùng pha
 Toàn bộ hệ đồng nhất
 Xảy ra trong pha khí, dung dịch
 Điển hình: các phản ứng thuỷ phân
II. Xúc tác đồng thể
2.1. Đặc điểm
ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT XÚC TÁC
 Chất XT tương tác với chất PƯ tạo SP trung gian kém bền
 Tạo SP trung gian là phản ứng thuận nghịch
 SP trung gian phân huỷ chậm, không thuận nghịch
tạo sản phẩm cuối cùng, giải phóng chất XT
2.2. Lý thuyết xúc tác đồng thể
A +X AX
*
KCB
B +XAX*
k*
A +X AX
*
Thuyết Spitalsky (1928)
ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT XÚC TÁC
 Tốc độ chung của PƯ tỷ lệ với nồng độ SP trung gian, 
không tỷ lệ với nồng độ chất phản ứng
2.2. Lý thuyết xúc tác đồng thể – Thuyết Spitalsky
 Nồng độ chất XT ở trạng thái tự do nằm cân bằng với 
nồng độ SP trung gian
Vpư = k.[AX*]
KCB = [AX*] / ([A].[X])
A +X BAX
*
KCB
k*
ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT XÚC TÁC
Khi không có chất xúc tác
2.2. Lý thuyết xúc tác đồng thể – Thuyết Spitalsky
Khi có chất xúc tác X
ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT XÚC TÁC
2.3. Tác dụng hoạt hoá của chất xúc tác
ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT XÚC TÁC
III. Xúc tác acid – base
Theo nghĩa hẹp
Theo Bronsted
Theo Lewis
 Xúc tác acid – base đặc hiệu: ion H+ và OH-
xúc tác trực tiếp
 Xúc tác chung acid – base: Các acid và base 
mở rộng tham gia vào xúc tác
ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT XÚC TÁC
3.1. Xúc tác acid - base đặc hiệu
lg kobs = lgka – pH
ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT XÚC TÁC
3.1. Xúc tác acid - base đặc hiệu
lg kobs = lg(kb. KW ) + pH
ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT XÚC TÁC
3.1. Xúc tác acid - base đặc hiệu
]]).[[][( 0 AOHkHkk
dt
dP
ba
lgk
pH
ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT XÚC TÁC
3.1. Xúc tác acid - base đặc hiệu
]]).[[][( 0 AOHkHkk
dt
dP
ba
lgk
pH
ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT XÚC TÁC
3.1. Xúc tác acid - base đặc hiệu
]]).[[][( 0 AOHkHkk
dt
dP
ba
lgk
pH
ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT XÚC TÁC
3.1. Xúc tác acid - base đặc hiệu
]]).[[][( 0 AOHkHkk
dt
dP
ba
lgk
pH
ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT XÚC TÁC
3.1. Xúc tác acid - base đặc hiệu
]).[][][( 0 AOHkHkk
dt
dP
ba 
lgk
pH
ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT XÚC TÁC
3.2. Xúc tác acid – base mở rộng
][][][][0
 AckHAckOHkHkkk AcHAcba
- Nhiều dạng thuốc được duy trì pH bằng hệ đệm
- Các thành phần của hệ đệm có khả năng xúc tác cho 
phản ứng phân huỷ thuốc
- Hac : Xúc tác acid mở rộng
- AC - : XÚC TÁC BASE MỞ RỘNG

aAc
aHAc
Kbk
Kak
.
.
1928, BRONDTED ĐƯA RA MỐI QUAN HỆ GIỮA 
KHẢ NĂNG XÚC TÁC VÀ HẰNG SỐ PHÂN LY K 
a, b, ,  hằng số đặc trưng cho phản 
ứng, với nhiệt độ và DM nhất định
ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT XÚC TÁC
3.2. Xúc tác acid – base mở rộng
lgk
pH2 4 6 8 10 12 14
Thuỷ phân Aspirin
ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT XÚC TÁC
3.2. Xúc tác acid – base mở rộng
lgk
pH-1 1 3 5 7
Thuỷ phân Mitomycin C
ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT XÚC TÁC
3.2. Xúc tác acid – base mở rộng
lgk
pH2 4 6 8 10 12 14
Thuỷ phân Hydrochlorothiazid