Bài giảng môn Động hóa học

ĐỘNG HOÁ HỌC
DIỄN BIẾN, 
TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG
CÁC PHƯƠNG 
PHÁP NGHIÊN CỨU
CÁC YẾU TỐ 
ẢNH HƯỞNG
ỨNG DỤNG
ĐỘNG HOÁ HỌC
HƯỚNG PƯ
HIỆU SUẤT
THỜI GIAN
KINH TẾ
DƯỢC 
LÂM SÀNG
CôNG NGHỆ 
BÀO CHẾ 
CHIẾT XUẤT 
DƯỢC LIỆU
TỔNG HỢP 
HOÁ DƯỢC
DƯỢC ĐỘNG 
HỌC 
TẦN SUẤT
LIỀU DÙNG
DỰ ĐOÁN 
TUỔI THỌ,
ỔN ĐỊNH 
HOẠT CHẤT,
DẠNG BÀO 
CHẾ
CÁC YẾU TỐ 
ẢNH HƯỞNG ,
ỔN ĐỊNH 
H.CHẤT,
XỬ LÍ
CHIẾT XUẤT
KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1.1. Định nghĩa:
Tốc độ phản ứng hoá học là biến thiên nồng độ của một chất đã cho 
trong một đơn vị thờI gian
I. Tốc độ phản ứng
1.2. Biểu thức tính tốc độ phản ứng:
VớI phản ứng: A + B X + Y 
dt
dC
dt
dC
dt
dC
 - 
dt
dC
 - v
dt
dCi
YXBA 
 v
Trường hợp chung: aA + bB xX + yY 
y.dt
dC
x.dt
dC
b.dt
dC
 - 
a.dt
dC
 - v YXBA 
KHÁI NIỆM CƠ BẢN
Gulberg và Waage, thiết lập biểu thức liên hệ tốc độ và nồng độ 
tạI nhiệt độ T= const
II. Định luật tác dụng khốI lượng
    21 nn B.Ak. v
Phương trình cơ bản của động hoá học. 
      21 nn B.Ak. 
dt
Ad
 - v 
Phương trình tốc độ hay phương trình động học của phản ứng
k là hằng số tốc độ phản ứng, có giá trị bằng tốc độ phản ứng 
khi nồng độ các chất phản ứng bằng đơn vị
KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1. Phân tử số:
Số phân tử tương tác đồng thờI để trực tiếp gây ra biến hoá hóa 
học trong một phản ứng cơ bản
III. Phân loạI động học phản ứng
2. Bậc phản ứng:
n1, n2 : Bậc riêng phần đốI vớI chất A, B
    21 nn B.Ak. v
N2O5 N2O4 + O
CH3 COOC2H5 + H2O CH3 COOH + C2H5OH
2NO + O2 2NO2
6FeCl2 + KClO3 + 6HCl FeCl3 + KCl + 3H2O
n = n1+ n2 : Bậc toàn phần của phản ứng
VớI phản ứng: aA + bB xX + yY 
n1= a, n2 = b khi phản ứng là đơn giản
KHÁI NIỆM CƠ BẢN
3. So sánh bậc phản ứng và phân tử số
Bậc phản ứng Phân tử số
Giá trị Số nguyên, phân 
số, số âm
Chỉ có số nguyên 
dương
Giá trị 
cao nhất
3 3
Áp dụng Chỉ xác định được 
bằng thực nghiệm
Chỉ áp dụng cho 
phản ứng cơ bản
KHÁI NIỆM CƠ BẢN
      321 nnn C.B.Ak. v
VớI phản ứng: aA + bB + cC xX + yY .
4. Phản ứng bậc giả
Nếu [B], [C] >> [A] thì [B] [B]o; [C] [C]o
    32 n0 
n
0 C.Bk. k' 
  1nAk'. v
 Phương trình động học đơn giản hơn, chỉ phụ thuộc 
vào nồng độ của một chất A, dễ dàng cho việc nghiên cứu 
động học của phản ứng
KHÁI NIỆM CƠ BẢN
5. Một số điểm chú ý
 Có hai loạI phương trình hoá học: Phương trình tỷ lượng và 
phương trình động học
H2 + I2 2HI
H2 + Br2 2HBr
][
][
"1
]][['][
2
1
]].[.[
][
2
1
2
2/1
22
2
221
Br
HBr
k
BrHk
dt
HBrd
v
IHk
dt
HId
v
 k là hằng số ở một nhiệt độ nhất định. Tuy nhiên nếu biểu diễn 
tốc độ phản ứng qua các chất cụ thể khác nhau k có thể nhận 
các giá trị khác nhau
ĐỘNG HỌC P.Ư ĐƠN GIẢN
Phản ứng đơn giản
 Phản ứng bậc nhất
Phản ứng một chiều, một giai đoạn duy nhất, 
trực tiếp từ chất đầu đến chất cuối 
Các phản ứng đơn giản
 Phản ứng bậc hai
 Phản ứng bậc ba
 Phản ứng bậc không
ĐỘNG HỌC P.Ư ĐƠN GIẢN
1. Sơ đồ phản ứng: A sp
I. Phản ứng bậc nhất
2. Qui luật động học
kt 
C
C
ln 
x-a
a
ln 0 
t
N2O5 N2O4 O2
C12H22O11
H2O
C6H12O6
CH3COOC2H5 CH3COOH C2H5OH
H
+
22 +
+
H
+
+ H2O C6H12O6
+
Saccarose Glucose Fructose
+
   Ak. 
dt
Ad
 - v 
C
C
ln
t
1
 k 0
t
ĐỘNG HỌC P.Ư ĐƠN GIẢN
CA lnCA
C0A 
Csản phẩm 
tg =-k 
CA
0 t 0
t
Tương quan nồng độ chất phản ứng và thờI gian 
ĐỘNG HỌC P.Ư ĐƠN GIẢN
3. Thứ nguyên của hằng số tốc độ phản ứng
4. ThờI gian bán huỷ
k
2ln 
 t 1/2 
C
C
ln
t
1
 k 0
t
[k] = [thờI gian] –1 (giây –1, phút –1, giờ -1.)
9
10
ln 
k
1
 t 0,1 
10ln 
k
1
 t 0,9 
ĐỘNG HỌC P.Ư ĐƠN GIẢN
a
' "
C
2
a
4
a
a
8
t1
2
t1
2
t1
2
t
 ThờI gian bán huỷ không phụ thuộc 
vào nồng độ ban đầu của chất phản ứng
k
2ln 
 t 1/2 
ĐỘNG HỌC P.Ư ĐƠN GIẢN
1. Sơ đồ phản ứng
II. Phản ứng bậc 2
2. Qui luật động học
kt 
C
1
C
1
a
1
x-a
1
0
t
   2Ak. 
dt
Ad
 - v 
C
1
C
1
t
1
 k
0
t
CH3 COOC2H5 + NaOH CH3 COONa + C2H5OH
2.1. Trường hợp [A]0 = [B]0
A + B sp
hoặc 2A sp
ĐỘNG HỌC P.Ư ĐƠN GIẢN
Tương quan nồng độ chất phản ứng và thờI gian 
C
0
T
ĐỘNG HỌC P.Ư ĐƠN GIẢN
Thứ nguyên của hằng số tốc độ phản ứng
ThờI gian bán huỷ
a.k
1
 t 1/2 
C
1
C
1
t
1
 k
0
t
[k] = [nồng độ]-1. [thờI gian] –1 
( lit.mol-1.giây –1, lit.mol-1 phút –1.)
9.a.k
1
 t 0,1 
a.k
9
 t 0,9 
ĐỘNG HỌC P.Ư ĐƠN GIẢN
 ThờI gian bán huỷ phụ thuộc vào 
nồng độ ban đầu của chất phản ứng
a.k
1
 t 1/2 
a
C
2
a
4
a
a
8
t1
2
t't1
2
"t1
2
ĐỘNG HỌC P.Ư ĐƠN GIẢN
2.2. Trường hợp [A]0 ‡ [B]0
kt 
 x- b
x-a
a
b
ln 
b-a
1
    B.Ak. 
dt
Ad
 - v 
 x)- a(b
x)-b(a
ln 
b)-(a
1
t
1
 k 
Thứ nguyên của hằng số tốc độ phản ứng
[k] = [nồng độ]-1. [thờI gian] –1 
( lit.mol-1.giây –1, lit.mol-1 phút –1.)
ĐỘNG HỌC P.Ư ĐƠN GIẢN
4. ThờI gian bán huỷ
a) - (2b
b
ln 
b)-(a
1
k
1
 )A(t1/2 
a
b)- (2a
ln 
b)-(a
1
k
1
 )B(t1/2 
a)-(10b
9b
ln 
b)-(a
1
k
1
 )A(t 0,1 
9.a
b)-(10a
ln 
b)-(a
1
k
1
 )B(t 0,1 
ĐỘNG HỌC P.Ư ĐƠN GIẢN
III. Phản ứng bậc 0
Qui luật động học
    k Ak. 
dt
Ad
 - v
0
kt C - C t0 
Vpư
k
t
[A]
C0
t
ĐỘNG HỌC P.Ư ĐƠN GIẢN
1. Sự mất màu của các chất có nhiều dây nốI lưu huỳnh
Các trường hợp phản ứng bậc không
2. Sự phân huỷ của các hợp chất ở dạng hỗn dịch
3. Sự thuỷ phân của các ester tan hạn chế trong nước
Lớp ester
Lớp dd
Nguồn dự trữ 
không tan
TÓM TẮT ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG ĐƠN GIẢN
P.P XÁC ĐỊNH TỐC ĐỘ PƯ, BẬC VÀ 
HẰNG SỐ TỐC ĐỘ CỦA PHẢN ỨNG 
XÁC ĐỊNH TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG
PP xác định biến thiên nồng độ chất phản ứng
Xác định biến thiên nồng độ bằng phương pháp hoá học 
Xác định biến thiên nồng độ qua theo dõi biến thiên các 
đạI lượng vật lý
Xác định biến thiên nồng độ bằng phương pháp sắc ký 
XÁC ĐỊNH TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG
 
dt
Ad
 - v 
Dựa trên biểu thức:
Dựa trên biểu thức:
      321 nnn C.B.Ak. v
Xác định k, ni
Tiếp tuyến tạI điểm t của 
đường biểu diễn [A] theo t
[A
]
Thời gianT
Xác định [A] tạI các thờI điểm: định 
lượng trực tiếp hoặc gián tiếp xác 
định các cặp giá trị [A] - thờI gian
XÁC ĐỊNH BẬC PHẢN ỨNG
1. Phương pháp thế
Thế giá trị nồng độ chất phản ứng tạI các thờI 
điểm khác nhau vào các dạng phương trình 
động học tương ứng vớI bậc khác nhau
 Chọn dạng có giá trị k = const
Ví dụ: tiến hành phản ứng xà phòng hoá ethylacetat, 
kết quả thực nghiệm thu được như sau
ThờI gian (t) Nồng độ NaOH
0 phót
3 phót
6 phót
9 phót
12 phót
15 phót
XÁC ĐỊNH BẬC PHẢN ỨNG
2. Phương pháp đồ thị
Biểu diễn tương quan giá trị các hàm của nồng độ vớI 
thờI gian trên đồ thị
 Chọn đồ thị có tương quan tuyến tính
lg[A] 
t
lg[A]/[B]
t 
XÁC ĐỊNH BẬC PHẢN ỨNG
2. Phương pháp đồ thị
1/[A]
t
[A]
C0
t
XÁC ĐỊNH BẬC PHẢN ỨNG
3. Phương pháp tốc độ đầu
Phương trình động học phản ứng
v = k ( a - x )n
TạI lân cận thờI điểm ban đầu, khi t 0 
 v0 = k.a
n.
Làm thí nghiệm vớI hai nồng độ đầu a0 và a0’
Tính n theo biểu thức:
,
00
,
00
alglga
vlglgv
 n
XÁC ĐỊNH BẬC PHẢN ỨNG
4. Phương pháp chu kỳ bán huỷ
 ĐốI vớI phản ứng bậc 1:
 T 1/2 = const.
Làm thí nghiệm vớI hai nồng độ đầu a và a’
,
,
1/21/2
alglga
tlglgt
1 
 n
 ĐốI vớI phản ứng bậc khác 1:
 kan
t
n
n
1
1
2/1
1
12
XÁC ĐỊNH HSTĐ PHẢN ỨNG
Xác định bậc phản ứng
Thiết lập phương trình động học dạng 
hàm số của nồng độ và thờI gian
Tính giá trị k trung bình

n
1i
ik
n
1
 k
Thay các cặp số liệu thực nghiệm C – t
vào phương trình và tính k