Giáo trình Động hoá học

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM 
KHOA HÓA 
----ψ---- 
Bài giảng môn 
ĐỘNG HOÁ HỌC 
(Lưu hành nội bộ) 
PHẠM HỮU HÙNG 
Đà Nẵng, 1/2007 
CHƯƠNG 1: NHỮNG KHÁI NIỆM VÀ QUI LUẬT CƠ BẢN 
1. Đối tượng và giá trị của động hoá học: 
1.1 Đối tượng của động hoá học: 
Động hoá học là một ngành của hoá lý, là khoa học về tốc độ của phản ứng hoá học, về 
những yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng (to, C, xúc tác) và về cơ chế phản ứng(sự diễn 
biến của phản ứng ở phạm vi vĩ mô từ trạng thái đầu đến trạng thái cuối). 
1.2 Giá trị của động hoá học: 
Động hoá học có giá trị to lớn về cả lý thuyết và thực tiễn. Về mặt lý thuyết, động hoá học 
ngày càng đi sâu trong việc tìm tòi và nắm vững các qui luật, các đặc trưng động học và cơ 
chế của phản ứng hoá học. Điều đó cho phép tính được chế độ làm việc tối ưu của các lò phản 
ứng và các thiết bị khác, mở ra con đường điều khiển có ý thức và hoàn thiện những quá trình 
công nghệ đã có và sáng tạo ra những quá trình công nghệ mới nhằm đưa năng suất lao động 
lên cao. 
2. Các điều kiện cần thiết xảy ra phản ứng hoá học: 
2.1 Điều kiện nhiệt động học: Mọi quá trình hóa lý xẩy ra đều tuân theo hệ thức: 
∆GT,P = ∆H - T∆S < 0 : Quá trình (phản ứng) tự diễn biến theo chiều thuận. 
∆GT,P > 0 : Quá trình (phản ứng) không tự xẩy ra hay diễn ra theo chiều nghịch. 
∆GT,P = 0 : Quá trình (phản ứng) đạt trạng thái cân bằng. 
Tuy nhiên nhiệt động học không cho biết tốc độ phản ứng xảy ra. Đại lượng quan trọng 
nhất trong thực tiễn là thời gian (t) thì không có mặt trong các phương trình nhiệt động thông 
thường. 
Giữa tốc độ phản ứng và ái lực hoá học không có một quan hệ đơn trị nào. Những phản 
ứng có ái lực mạnh có thể diễn ra chậm, thậm chí rất chậm. 
Ví dụ: Phản ứng 2H2(k) + O2 (k) = 2H2O (k) có ∆Go298 = -228,2KJ/mol, ở 25oC phản ứng 
hoàn toàn không xảy ra. Khi nâng nhiệt độ lên 200oC phản ứng xảy ra vẫn chậm, nhưng khi 
nâng nhiệt độ lên 700oC phản ứng xảy ra tức khắc dưới dạng nổ. 
2.2 Điều kiện động hoá học: 
Về mặt động hoá học, khả năng thực hiện một phản ứng được đặc trưng bằng năng lượng 
hoạt hoá của nó. Đó là khái niệm được Anrhenius đưa ra năm 1889. Năng lượng hoat hoá là 
năng lượng dư tối thiểu so với năng lượng trung bình của hệ mà các phân tử tương tác phải có 
để sự tương tác của chúng xảy ra phản ứng thực sự (tức là để vượt qua được hàng rào thế 
năng ngăn cách trạng thái đầu và trạng thái cuối). 
Khi tạo những điều kiện thích hợp (nâng to, xúc tác, ánh sáng) để vượt qua trở ngại 
động học thì phản ứng mới xảy ra được. 
2.3 Điều kiện xúc tác: Rất nhiều phản ứng nếu không có chất xúc tác thì không thể xẩy ra 
được. bởi vậy chất xúc tác là điều kiện cần cho không ít loại phản ứng. 
3. Một số dạng phản ứng, vai trò thành bình phản ứng: 
3.1. Hệ hoá học: 
Là hệ trong đó phản ứng hoá học diễn ra. Nó gồm có chất đầu, chất cuối, chất trung gian. 
Hệ hoá học có thể có cả dung môi đối với phản ứng trong dung dịch hoặc chất xúc tác đối với 
phản ứng xúc tác hoặc không khí như đối với các phản ứng oxy hoá trong không khí. Dung 
môi, chất xúc tác, không khí gọi chung là môi trường của hệ phản ứng. 
Chú ý: Một số phản ứng có sản phẩm có thể làm chất xúc tác đối với phản ứng chính và 
phản ứng này được gọi là phản ứng tự xúc tác. 
3.2. Phản ứng đơn giản và phức tạp: 
Phản ứng đơn giản là phản ứng một chiều chỉ xảy ra một giai đoạn duy nhất. Tức là phản 
ứng chuyển trực tiếp chất đầu thành sản phẩm, không có sự hình thành chất trung gian. 
Những phản ứng không thoã mãn điều kiện đó gọi là phản ứng phức tạp (thuận nghịch, song 
song, nối tiếp). 
3.3.Phản ứng hoàn toàn và không hoàn toàn: 
- Phản ứng hoàn toàn: Là phản ứng có ít nhất một chất tham gia cho đến hết. 
- Phản ứng không hoàn toàn: Là phản ứng trong đó không có một chất đầu nào mất hẳn 
khi phản ứng dừng lại, các chất đầu vẫn còn tuy với một lượng nhỏ. Phản ứng thuận nghịch 
thuộc loại phản ứng không hoàn toàn. 
Phản ứng một chiều thuộc loại phản ứng hoàn toàn tức là có ít nhất một chất đầu đã phản 
ứng hết. Tuy nhiên có lúc phản ứng một chiều cũng không hoàn toàn tức là khi phản ứng 
dừng lại mà không có một chất nào mất hẳn. 
Ví dụ: C6H6 + HNO3 → C6H5NO2 + H2O .Phản ứng này xảy ra khi HNO3 đặc, khi 
C6H5NO2 và H2O xuất hiện làm cho HNO3 không còn đủ đặc nữa lúc đó phản ứng dừng lại 
mặc dù vẫn còn C6H6 và HNO3 (đã bị loãng do sinh ra nước ). 
3.4. Phản ứng đồng thể, đồng pha, dị pha: 
 - Hệ hoá học đồng thể: Là hệ chỉ gồm một pha duy nhất trong suốt thời gian phản ứng. Hệ 
hoá học đồng thể chỉ có thể là hệ khí hoặc lỏng, không thể là hệ rắn vì khi một chất rắn đồng 
thể biến đổi hoá học thì nó trở thành dị thể. 
 - Phản ứng đồng thể là phản ứng tiến hành trong một pha. Khi hệ hoá học được chứa trong 
một bình không quá lớn thì phản ứng đồng thể xảy ra đồng thời khắp nơi trong toàn bộ thể 
tích pha. 
 - Hệ hoá học dị thể khi nó hình thành ít nhất hai pha. 
 - Phản ứng dị thể là phản ứng xảy ra trên bề mặt phân chia pha. 
 VD: Pt2 2 3SO O SO+ → 
 - Nếu một phản ứng có giai đoạn là đồng thể, giai đoạn khác là dị thể thì gọi là phản ứng 
đồng - dị thể. 
 - Phản ứng đồng pha: Là phản ứng trong đó hệ hoá học chỉ làm thành một pha từ đầu đến 
cuối. Phản ứng dị pha là phản ứng trong đó hệ hoá học làm thành hai hay nhiều pha khác 
nhau. 
3.5. Ảnh hưởng của thành bình và của các bề mặt rắn: 
 Sự có mặt của bề mặt rắn đặc biệt là thành bình có ảnh hưởng lớn đến nhiều phản ứng 
trong pha khí. Vì quá trình hoá học sơ cấp chỉ thực hiện được trên bề mặt rắn dễ hơn trong thể 
tích pha (khí hoặc lỏng) khi nhiệt độ đủ thấp. Vì vậy nhiều phản ứng đặc biệt là phản ứng dây 
chuyền không hoàn toàn là đồng thể mà có một phần dị thể trên thành bình. Nói chung nhiều 
phản ứng khí chủ yếu là dị thể ở nhiệt độ thấp. Ở nhiệt độ cao mới trở nên gần như đồng thể. 
 Ở nhiệt độ không đổi, nếu làm thay đổi tỷ số giữa diện tích S của thành bình và thể tích V 
của bình mà có ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng thì đó là dấu hiệu chứng tỏ phản ứng hoá học 
không hoàn toàn đồng thể. Có thể thay đổi tỷ số S/V bằng cách dùng nhiều bình có kích thước 
khác nhau (bình rộng, hẹp, có bán kính r khác nhau). 
 Với bình cầu: 
2
3
S 4. .r 3
V 4 3. .r r
pi
= =
pi
→ Tỷ số S/V tỷ lệ nghịch với bán kính. Nếu r giảm 10 lần 
thì tỷ lệ S/V tăng 10 lần. Khi dùng hai bình cầu có r khác nhau (cùng loại vật liệu) mà thấy 
tốc độ phản ứng có thay đổi thì có thể kết luận ít nhất một phần phản ứng diễn ra trên thành 
bình. 
 - Cũng tiến hành thí nghiệm thứ nhất với bình đã chọn và thí nghiệm thứ hai cũng với bình 
đó nhưng cho thêm nhiều cục nhỏ, que nhỏ có vật liệu như bình phản ứng. Khi đó tiết diện bề 
mặt tiếp xúc tăng lên (có khi hàng trăm lần). Nếu hai thí nghiệm có tốc độ V không thay đổi 
thì thường có thể chấp nhận rằng ở nhiệt độ đã cho phản ứng nghiên cứu là hoàn toàn đồng 
thể. 
4. Tốc độ phản ứng ở nhiệt độ không đổi: 
4.1 Định nghĩa: ' ' ' '1 1 2 2 1 1 2 2A A A Aγ + γ → γ + γ 
 - Tốc độ trung bình: i
i
A
A
N
V
t
∆
= −
∆
; 
'
i
'
i
A
A
N
V
t
∆
= +
∆
 (Chất tham gia và sản phẩm) (1) 
 - Tốc độ tức thời (thực): i
i
A
A
dN
V
dt
= − ; 
'
iA'
i
dN
V
dt
= + (Chất tham gia và sản phẩm) (2) 
 - Tốc độ phản ứng khi có tính đến thể tích: 
i
i
A
A
dN
V
Vdt
= − ; A'iA'i
dNV
Vdt
= + (3) 
 Do N C
V
= = nồng độ nên khi V = const thì (3) trở thành: 
Ai
Ai
dCV
dt
= − ; 
'
i
'
i
A
A
dC
V
dt
= + (4) 
 Vậy ở V = const tốc độ phản ứng đồng thể là biến thiên nồng độ chất khảo sát trong một 
đơn vị thời gian (Chú ý: 
iA
C , 
'
iA
C còn ký hiệu là i[A ] , 'i[A ] ). 
 Khi đó: 
[ ]
i
i
A
d A
V
dt
= − ; 
'
i
'
i
A
d A
V
dt
  
= + (4’) 
 (4), (4’) rất tiện cho phản ứng đồng thể trong dung dịch khi thể tích bình thay đổi không 
đáng kể. Khi thể tích bình thay đổi đáng kể thì dùng (3). 
5. Định luật cơ bản trong động hoá học. Ảnh hưởng của nồng độ đến vận tốc phản ứng: 
5.1. Ảnh hưởng của nồng độ: 
 Xét phản ứng : ' ' ' '1 1 2 2 1 1 2 2A A A Aγ + γ → γ + γ 
 Năm 1867 hai nhà hoá học Nauy: Gunbe và Vagơ đã thiết lập tốc độ phản ứng có dạng 
1 2
1 2A A
V k.C .Cγ γ= . 
 Trong đó γ1 , γ2 là h ệ số tỷ lượng của A1, A2; k là hằng số tốc độ. Tổng 1 2 ...γ γ+ + gọi là 
phân tử số, đồng thời cũng là bậc của phản ứng (bậc tử lượng hay bậc thực). Nếu tổng đó 
bằng 1 thì gọi là phản ứng đơn phân tử hay phản ứng bậc 1; nếu bằng 2 thì đó là phản ứng 
lưỡng phân tử hay phản ứng bậc 2.(chỉ phản ứng đơn giản mới sử dụng khái niệm phân tử 
số: đơn phân tử, lưỡng phân tử, tam phân tử).Với phản ứng phức tạp không dùng khái niệm 
phân tử số mà dùng khái niệm bậc động học. Khái niệm này đặc trưng cho sự phụ thuộc thực 
nghiệm vĩ mô của tốc độ phản ứng vào nồng độ, còn khái niệm phân tử số là khái niệm hoàn 
toàn lý thuyết đặc trưng cho cơ chế lý thuyết vi mô của các quá trình sơ cấp của phản ứng 
phức tạp. Các quá trình sơ cấp này chỉ có thể là đơn phân tử, lưỡng phân tử hoặc hiếm hơn là 
tam phân tử. 
5.2 Phản ứng có bậc động học: 
 Một phản ứng 1 chiều ở T = const có dạng được ' ' ' '1 1 2 2 1 1 2 2A A A Aγ + γ → γ + γ gọi là có bậc 
động học xác định khi và chỉ khi tốc độ của phản ứng của nó xác định từ thực nghiệm có dạng 
1 2
1 2
n n
A AV k.C .C ...= 
 Đối với phản ứng đồng thể trong pha khí hoặc dung dịch có V = const thì: 
Ai
i
dC1V .
dt
−
=
γ
 hoặc 
'
i
i
A
'
dC1V .
dt
=
γ
 có thể viết: 
i 1 2
1 2
A n n
A A
i
dC1V . k.C .C
dt
−
= =
γ
 (6) 
 Hằng số tốc độ: theo phương trình i 1 2
1 2
A n n
A A
i
dC1V . k.C .C
dt
−
= =
γ
. 
 Khi 
1 2A A
C C 1= = thì V = k gọi là tốc độ riêng của phản ứng. 
 - Với một phản ứng đã cho tuy k là hằng sổ ở T = const nhưng nó có thể nhậ n nhiều giá 
trị khác nhau khi tốc độ V của phản ứng được biểu thị qua những chất cụ thể khác nhau.(xem 
trang 20). 
 - Đơn vị đo của hằng số k 
 Ở V = const phản ứng đồng thể bậc n có phương trình động học: 
i 1 2
1 2
A n n
A A
dC
k.C .C ...
dt
−
= Với n = n1 + n2 +  
Từ đó ta có: i
1 2
1 2
A
n n
A A
dC 1k .
C .C ... dt
= − 
 Vì 
1A
dC 0< nên 
1A
dC 0− > . Hằng số k có thứ nguyên: 
( ) ( ) ( ) ( )1 2 1 2
1 11 1 n
n n n n
Nång ®é Nång ®é
. . C .t
Thêi gian Thêi gianNång ®é Nång ®é Nång ®é
−
−
+
= =
Phản ứng bậc n 0 1 2 3 ½ 3/2 
Thứ nguyên của k C.t-1 t-1 C-1t-1 C-2t-1 C1/2t-1 C-1/2t-1 
Đơn vị của nồng độ là phân tử/cm3; mol/cm3 hoặc mol/lít. 
Đơn vị đo hằng số tốc độ của phản ứng 
Đơn vị nồng độ Phân tử/cm3 Mol/cm3 Mol/lít 
Phản ứng bậc 1 S-1 S-1 S-1 
Phản ứng bậc 2 cm3.(phân tử)-1.S-1 cm3.mol-1.S-1 l.mol-1.S-1 
Phản ứng bậc 3 Cm6.(phân tử)-2.S-1 Cm6.mol-2.S-1 l2.mol-2.S-1 
CHƯƠNG 2 ĐỘNG HÓA HỌC CỦA PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ CÓ BẬC ĐƠN GIẢN 
1.Một số định nghĩa và khái niệm: 
1.1. Định nghĩa: Phản ứng một chiều có bậc đơn giản là mọi phản ứng một chiều bất kỳ, kể 
cả các phản ứng phức tạp có cơ chế dây chuyền hay không dây chuyền, trong pha khí hay 
trong dung dịch có bậc toàn phần được xác định bởi thực nghiệm là một số nguyên dương, 
bằng 1, 2 hoặc 3. 
1.2. Dạng phản ứng và phương trình động học: 
 γA → sản phẩm (γ = 1,2,3.. là hệ số tỉ lượng) 
 Phương trình động học: 
A
nAdC k.C
dt
−
= (n là bậc của A đồng thời là bậc toàn phần của 
phản ứng). 
2. Phản ứng bậc 1: 
2.1. Một số ví dụ: CH3N2CH3 → C2H6 + N2 
2N2O5 → 2N2O4 + O2 
CH3OCH3 → CH4 + CO + H2 
2.2. Phương trình động học: 
 A → s’p’
 t = 0 0 0 → vận tốc V 0= 
 t ≠ 0 −a x x → vận tốc 1
dx yV k (a x)
dt x
∆
= = −
∆
→ 1
dx k dt
a x
=
−
∫ ∫ → ln(a x) kt C− − = + (*) .Trong đó C là hằng số tích phân. 
 Tìm hằng số tích phân C bằng cách từ điều kiện đầu tại t = 0, x = 0 suy ra C = - lna. Thay 
vào (*) ta có: ln(a x) kt ( ln a)− − = + − , hay 1aln k t
a x
=
−
 (7) 
 Phương trình (7) gọi là phương trình động học dạng tích phân của phản ứng 1 chiều bậc 1. 
Từ phương trình (7) ta thấy thứ nguyên của k là t-1. 
 Nồng độ chất đầu tại thời điểm t là : 1k ta x a.e−− = 
 Nồng độ sản phẩm tại thời điểm t là : 1k tx a(1 e )−= − (8) 
 Nhận xét : Khi t = ∞ thì x = a nghĩa là phản ứng bậc 1 không có thời điểm kết thúc. 
* Thời gian bán huỷ của phản ứng ký hiệu là 1/2τ . 
 1/2
1 1 1
1 a ln 2 0,693ln c t
k a / 2 k k
τ = = = = ons (9) 
t 
ln(a-x) 
tgα=k1 
 Nhận xét: Thời gian nữa phản ứng không phụ thuộc vào nồng độ ban đầu. Đây là đặc 
trưng quan trọng mà phản ứng bậc 1 mới có. 
* Cách xác định hằng số tốc độ k1 bằng phương pháp đồ thị. 
 Chuyển phương trình (7) về dạng : 
 1ln a ln(a x) k t− − = 
 hay 1ln(a x) ln a k t− = − 
 y = b - ax 
 1
ln(a x)
tg k
t
∆ −
α = =
∆
3. Phản ứng bậc 2; 1 chiều: 
a) Phản ứng bậc 2; 1 chiều: là phản ứng có tốc độ phụ thuộc bậc 2 vào nồng độ chất phản 
ứng. 
Ví dụ : 2HI → H2 + I2 
 Ta xét phản ứng: A + B → sản phẩm 
 - Nếu ban đầu CA = CB thì tại t = 0 a a 0 
 t ≠ 0 a-x a-x x 
Ta có vận tốc phản ứng tại thời điểm t: 2
d(a x) dxV k (a x)
dt dt
−
= − = = − (1) 
 - Trường hợp CA ≠ CB (a≠ b). Khi đó 2d(a x) dxV k (a x)(b x)dt dt
−
= − = = − − (2) 
Khi a = b thì (2) → (1). 
Ví dụ phản ứng : CH3COOC2H5 + NaOH → CH3COONa + C2H5OH 
 Trường hợp phức tạp hơn đó là loại phản ứng mà các chất tham gia có hệ số tỷ lượng khác 
nhau. Ví dụ: C2H4Br2 + 3KI → C2H4 + 2KBr + KI3. 
 Nếu lúc đầu A và B lấy theo nồng độ tỷ lượng thì phản ứng bậc 2 loại này cũng được biểu 
thị như phương trình (2). 
 Ghi chú: Đa số các phản ứng sơ cấp có sự tham gia của nguyên tử tự do hoặc gốc tự do là 
phản ứng 2 phân tử có bậc bằng 2 thuộc một trong hai dạng trên. 
 Ví dụ phản ứng thuộc dạng (1): 3 3 2 6CH CH C H• •+ → 
 Ví dụ phản ứng thuộc dạng (2): 2HBr H H Br• •+ → + 
b) Động học của phản ứng bậc 2 đơn giản: 
+ Khi CA = CB = a. 
 Ta có: 22
d(a x) dxV k (a x)
dt dt
−
= − = = − → 
x t
22
0 0
dx k dt(a x) =−∫ ∫ 
 Theo công thức tích phân: 
x
n n 1
o
dx 1
(a x) (n 1)(a x) −=− − −∫ 
 Khi n = 2, ta có từ điều kiện ban đầu x = 0 khi t = 0 suy ra hằng số tích phân C = 1/a. 
 Vậy 2
1 1 k t
a x a
− =
−
→ 2
1 1 1k ( )
t a x a
= −
−
 1/2
2
1
k a
τ = 
 Động học phản ứng bậc 2 khi CA ≠ CB: 2
d(a x) k (a x)(b x)
dt
−
− = − − . Để giải phương trình 
này ta phân ly biến số, lấy tích phân: 
x
2
o
dx k C(a x)(b x) = +− −∫ 
 Sau một số biến đổi ta có: 2
1 b(a x)ln k t
a b a(b x)
−
=
− −
 → 2
1 b(a x)k ln
t(a b) a(b x)
−
=
− −
 (1) 
 (Chú ý : Không có biểu thức tính 1/2T cho cả 2 chất). 
c) Sự giảm bậc của phản ứng: 
Trong một phản ứng khi nồng độ của một chất >> chất kia (ví dụ: b>>a, vì x<a nên x<<b và 
b-x ≈ b). Khi đó ta viết: 
,
2
dx k (a x)b k (a x)
dt
= − = − . Với '2k b k= 
 Phương trình này có dạng bậc1: ln akt
a x
=
−
 và người ta nói phản ứng có bậc 1 giả. 
 Ví dụ: Phản ứng thuỷ phân Sacaro C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6. Nếu trong 
phản ứng lấy [H2O]>>[Sacaro] thì phản ứng xảy ra theo qui luật động học bậc 1. 
d) Phản ứng bậc 2 có nồng độ không tỷ lượng: 
 γ1A1 + γ2A2 → sản phẩm 
 t = 0 a b 
 t ≠ 0 a-x 1
2
( )γ
γ
−b x 
 Các nồng độ ban đầu sẽ tỷ lượng nếu 1
2
b aγ≠
γ
 thì phương trình động học sẽ có dạng đơn 
giản. 
 Xét trường hợp khi 1
2
b aγ≠
γ
 thì phương trình động học có dạng: 
1
2
2
( ) ( )( )γ
γ
−
− = = − −
d a x dx k a x b x
dt dt
. 
 Khi γ1 = γ2 = 1 thì phương trình này  ... 0 KCal/mol 
Hấp phụ ở to cao 
Chậm 
Có tính đặc thù.(Chọn lọc). 
3. Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Lăng- Mua và Động học của quá trình hấp phụ: 
 Gọi θ là phần bề mặt bị che phủ: bPθ
1 bP
=
+
 ; 
 Với b: hằng số cân bằng. 
 P: áp suất khí bị hấp phụ. 
 Tốc độ phản ứng có thể viết: (với phản ứng đơn phân tử: 1 chất bị hấp phụ) 
dCW kθ
dt
= − = 
 Thay θ từ trên vào ta có: 
k.b.PW
1 bP
=
+
(**). 
b.P1
b.Pk.W
+
=
k.b.PW =
W=k 
(Γmax=Γ) 
(hoặc đặt: max maxb.P b.Pθ Γ / Γ Γ Γ1 bP 1 bP= = → =+ + 
 - Khi áp suất thấp, b nhỏ thì: b.P << 1 nên từ (**) ta có: 
 W = k.b.P: Phản ứng có bậc 1 (khí chiếm bề mặt còn thấp). 
 - Khi b.P >> 1 thì từ (**) → W = k. Phản ứng có bậc 0, nghĩa là độ che phủ rất lớn (chiếm 
hết bề mặt xúc tác). 
 - Trường hợp trung gian: bPW
1 bP
=
+
; 0 < n < 1: Phản ứng có bậc phân số. 
 Đối với phản ứng lưỡng phân tử: W = k.θA.θB (2) . 
 Trong đó: A AA
A A B B
b P
θ
1 b P b P
=
+ +
 ; và B BB
A A B B
b P
θ
1 b P b P
=
+ +
 Nếu cả 2 khí hấp phụ yếu thì PA, PB nhỏ (khi đó bỏ qua bAPA, bBPB ở mẫu số). 
 Và khi đó phương trình (2) sẽ là: W = k’PAPB. (với k’ = k.bA.bB). 
 Trường hợp tổng quát ta viết: ( )
A A B B
2
A A B B
b P b PW k
1 b P b P
=
+ +
. 
 Giả sử A hấp phụ mạnh hơn B thì bAPA >> bBPB và bAPA >> 1. Khi đó ta có: 
B B
A B
b PW k
b P
≈ 
 Như vậy tốc độ tỷ lệ thuận với khí hấp phụ yếu và tỷ lệ nghịch với khí hấp phụ mạnh. 
Điều đó có nghĩa là khí A chiếm hầu như toàn bộ bề mặt xúc tác, và như vậy ngăn cản sự hấp 
phụ của khí B. 
 Ví dụ: Phản ứng CO + O2 trên xúc tác Pt. Hiện tượng ngăn cản như vậy là do CO hấp 
phụ lên Pt mạnh hơn O2. 
 Rõ ràng là việc hấp phụ mạnh một trong số sản phẩm khí cũng làm cho phản ứng chậm 
lại. Điều này trong thực tế đã xảy ra như phản ứng phân huỷ NH3 và oxy hoá SO2 trên xúc tác 
Pt. (Pt hấp phụ tốt H2 và SO3). 
4. Đặc điểm của quá trình dị thể: 
a) Quá trình hoá học dị thể: Gồm 1 số giai đoạn nối tiếp nhau: 
 - Chuyển chất tới miền phản ứng. 
 - Hấp phụ chất lên bề mặt phân cách pha. 
 - Phản ứng tiến hành trên bề mặt phân cách pha. 
 - Giải hấp phụ sản phẩm khỏi bề mặt phân cách pha. 
 - Chuyển sản phẩm phản ứng ra khỏi miền phản ứng. 
 Việc chuyển chất từ miền này đến miền khác thực hiện chủ yếu do hiện tượng khuếch tán. 
Do vậy trong quá trình dị thể (xúc tác dị thể) xúc tác đóng vai trò quan trọng. 
 Theo định luật Φuk (Fic) sự khuếch tán 1 chiều được xác định: 
 m
dxd D.S. .dt
dl
= − (1) 
 Trong đó dx
dl
: Građien nồng độ 
 D : Hệ số khuếch tán. 
 S : Tiết diện khuếch tán. 
 Nếu gọi nồng độ chất trên bề mặt là CS. 
 Nếu gọi nồng độ chất trong thể tích là Cx (cách bề mặt δ). 
s xC Cdx
dl δ
−
− = (2) 
 Từ (1) và (2) → s xm C Cd D.S. .dtδ
−
= . 
 Chia cả 2 vế cho thể tích V ta có: 
s xm C Cd D.S
. .dt
V V δ
−
= 
 Hay s x s x
C CdC D.S D.S
. (C C )
dt V δ V.δ
−
= = − 
KD là hằng số tốc độ trong vùng khuếch tán. 
 → D s x
dCV K (C C )
dt
= = − (đặt D D.SK V.δ= ). 
 Như vậy về mặt động học, tốc độ của quá trình khuếch tán tuân theo phương trình động 
học bậc nhất so với nồng độ dung dịch. 
 Tốc độ khuếch tán phụ thuộc vào nhiệt độ theo biểu thức: DE RT0D D e= 
 Trong đó: Do là hằng số; ED là năng lượng hoạt hoá của quá trình khuếch tán. 
ED có giá trị từ 4200 ÷ 8500 J/mol, tức là nhỏ hơn năng lượng hoạt hoá 
 của phần lớn các phản ứng nhiều lần. Vì vậy khi to tăng thì tốc độ phản 
 ứng tăng nhanh hơn tốc độ khuếch tán. 
b) Miền khuếch tán và miền động học: 
 Các giai đoạn trong quá trình dị thể không giống nhau. Tuỳ thuộc vào tốc độ của quá trình 
nào chậm nhất mà người ta qui định quá trình động học xảy ra trong miền đó. 
- Nếu quá trình khuếch tán là chậm thì người ta nói rằng: Quá trình dị thể xảy ra trong 
miền khuếch tán. 
- Nếu quá trình phản ứng hoá học là chậm: Quá trình dị thể xảy ra trong miền động học. 
- Nếu tốc độ 2 quá trình xấp xỉ nhau: Quá trình dị thể xảy ra trong miền quá độ. 
 Ta biết rằng khi nhiệt độ tăng thì quá trình khuếch tán tăng chậm hơn tốc độ phản ứng. Do 
vậy ở cùng một nhiệt độ thì tốc độ phản ứng vượt hẳn tốc độ khuếch tán. Vì vậy ở nhiệt độ 
cao giai đoạn chậm nhất là giai đoạn khuếch tán và như vậy quá trình dị thể xảy ra trong miền 
khuếch tán, còn ở nhiêt độ thấp quá trình dị thể xảy ra trong miền động học. 
5. Động học của một số quá trình dị thể: 
a) Sự hoà tan chất rắn vào lỏng: Quá trình này xảy ra theo 2 bước: 
Cs Cx 
δ 
 + Tách phân tử chất tan ra khỏi bề mặt pha rắn và hình thành lớp dung dịch bảo hoà sát bề 
mặt pha rắn. 
 + Khuếch tán chất tan từ lớp bão hoà sát bề mặt pha rắn vào thể tích dung dịch. 
 Bước 2 có tốc độ nhỏ nên nó là giai đoạn khống chế. Trong điều kiện khuếch tán ổn định 
ta có: ht 1 2
dC k (C C )
dt
− ; 
 C1: nồng độ bảo hoà. 
 C2: nồng độ cuối lớp khuếch tán. 
 kht: Hằng số tốc độ của quá trình hoà tan. 
 hay 
t
ht bh ht
bh0 0
dC dCk (C C) k dt
dt C C
− ⇒ =
−
∫ ∫ . 
bh
ht
bh
C1k ln
t C C
=
−
 Vì giai đoạn khuếch tán là giai đoạn khống chế và xem quá trình khuếch tán là ổn định 
nên quá trình hoà tan tuân theo qui luật của phản ứng bậc 1. 
 * Ảnh hưởng của sự khuấy trộn: Do kht tỷ lệ nghịch với chiều dày lớp khuếch tán nên 
những quá trình mà trong đó khuếch tán đóng vai trò chủ chốt thì người ta dùng phương pháp 
khuấy để làm giảm chiều dày lớp khuếch tán (δ). Tuy nhiên việc khuấy với tốc độ lớn chỉ làm 
giảm δ đến một giá trị nào đó thôi (δ không thể bằng 0). Với tốc độ khuấy quá lớn có thể làm 
văng dung dịch ra ngoài (chú ý hệ số Renon). 
b) Động học của quá trình bay hơi: 
 Tốc độ bay hơi tỷ lệ với bề mặt pha lỏng, to, P,. 
 Quá trình bay hơi gặp ở: chưng cất, sấy, cô đặc 
 Khi những phân tử lỏng trên bề mặt pha lỏng có động năng lớn thắng được lực tương tác 
của các phân tử xung quanh thì chúng chuyển vào pha hơi. Một số phân tử có động năng lớn 
nằm sâu trong lòng chất lỏng cũng chuyển lên bề mặt. 
 Quá trình bay hơi là quá trình thu nhiệt nên khi nhiệt độ tăng thì áp suất hơi bão hoà tăng. 
Về phương diện động học khi nhiệt độ tăng làm cho động năng của các phân tử lớn do đó số 
phân tử pha lỏng chuyển sang pha hơi trong một đơn vị thời gian tăng, nghĩa là tốc độ bay hơi 
tăng. 
 Tốc độ bay hơi phụ thuộc vào bản chất pha lỏng. Đối với một chất lỏng nguyên chất, ở 
một nhiệt độ cố định tốc độ bay hơi không đổi: Vbh = k. 
 + Nếu quá trình bay hơi tiến hành trong không gian hữu hạn (bình kín) thì tốc độ của quá 
trình ngược lại (ngưng tụ) là đáng kể. Tốc độ ngưng tụ phụ thuộc vào nồng độ hơi có mặt 
trong không gian bay hơi. 
 Vngtụ = k’P. Khi P đạt tới Pbh thì V = 0 tức là k = k’P. Lúc này tốc độ bay hơi bằng tốc độ 
ngưng tụ. 
 + Nếu quá trình bay hơi tiến hành trong không gian vô hạn thì do các phân tử hơi khuếch 
tán dần khỏi bề mặt nên tốc độ bay hơi không thể đạt giá trị 0. Tuy nhiên tốc độ này lại phụ 
thuộc vào tốc độ chuyển các phân tử bề mặt pha lỏng vào thể tích hơi. Nếu bề mặt được 
khuấy thì tốc độ bay hơi cũng tăng. 
 Trong thực tế, để tăng tốc độ bay hơi người ta thường hút bề mặt bay hơi bởi một áp suất 
thấp kết hợp với tăng nhiệt độ cho hệ. Có khi dùng dòng khí trơ, nóng thổi liên tục qua vùng 
bay hơi để lôi cuốn tốc độ bay hơi của các phân tử pha lỏng. 
c) Động học của quá trình kết tinh: 
 (xem hóa lý 1- Trần văn Nhân). 
6. Xúc tác: 
6.1. Khái niệm và định nghĩa: 
 - Định nghĩa: Chất xúc tác là chất làm thay đổi tốc độ phản ứng. Những phản ứng như thế 
gọi là phản ứng xúc tác. Chất xúc tác sau khi tham gia vào quá trình hoá học sẽ không thay 
đổi về lượng và chất, tuy nhiên một số tính chất vật lý có thể thay đổi. 
 Ví dụ: Khi 2MnO3 2KClO KCl 3 / 2O→ + thì MnO2 tinh thể sẽ chuyển thành bột mịn. 
 - Lượng xúc tác dùng cho phản ứng thường là nhỏ (ví dụ chỉ cần 10-13 gam CuSO4 cũng 
làm thay đổi rõ rệt tốc độ phản ứng oxy hoá Na2SO3 bằng oxy trong 1 lít dung dịch). 
 - Những phản ứng do chất đầu hay sản phẩm đóng vai trò xúc tác thì đó là phản ứng tự 
xúc tác. 
6.2. Phân loại xúc tác: Xúc tác là một quá trình dị thể: 
 - Xúc tác đồng thể: Chất xúc tác cùng pha với chất phản ứng:bao gồm xúc tác: 
+ axit – bazơ. 
+ oxy hoá - khử. 
 - Xúc tác dị thể: Chất xúc tác khác pha với chất phản ứng: bao gồm xúc tác: 
+ axit – bazơ. 
+ oxy hoá - khử. 
 - Ngoài ra còn xúc tác enzim – đóng vai trò quan trọng trong đời sống và kỹ thuật. 
6.3. Đặc điểm của hiện tượng xúc tác: 
a) Tính chọn lọc: Mỗi chất xúc tác chỉ thúc đẩy cho 1 hoặc vài phản ứng theo một hướng xác 
định. 
Ví dụ: 
 (1) 
+ Chất xúc là kim loại thì phản ứng (1) chỉ xảy ra trường hợp (a). 
+ Chất xúc là oxit kim loại thì phản ứng (1) chỉ xảy ra trường hợp (a) và (b). 
- Nếu là Cu được điều chỉnh đặc biệt thì: 2C2H5OH→CH3COCH3+ 3H2O + CO và có 
phản ứng: 
 2C2H5OH → CH3COOC2H5 + 2H2. 
 - Nếu dùng xúc tác là hỗn hợp Zn + Cu thì: 
 2C2H5OH → CH2=CH-CH=CH2 + H2 + H2O. 
 - Nếu dung xúc tác là Na: 
 2C2H5OH → C4H9OH + H2O. 
HCOOH 
H2 + CO2 (a) 
H2 + CO (b) 
b) Xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng nhưng không làm chuyển dịch trạng thái cân bằng. 
Trong trường hợp phản ứng thuận nghịch, khi ở gần trạng thái cân bằng nó làm tăng tốc độ 
phản ứng thuận bao nhiêu lần thì cũng làm tăng tốc độ phản ứng nghịch bấy nhiêu lần. 
c) Chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng vốn có khả năng xảy ra mặc dù có thể hết sức chậm 
chứ không thể gây nên được phản ứng. 
 - Phản ứng xảy ra hay không là tuỳ thuộc vào (∆GT,P) hay (∆FT,V). Khi ∆G và ∆F đều < 0 
thì chỉ cho biết khả năng phản ứng xảy ra được còn phản ứng với tốc độ nào thì ∆G và ∆F 
không cho biết được . 
 Nói cách khác là chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng nhưng không làm thay đổi biến 
thiên ∆G của phản ứng hay ∆F của phản ứng. Vậy chất xúc tác để làm tăng tốc độ của những 
phản ứng có ∆G 0 , ∆F >0 thì không thể xẩy ra. 
 Tác dụng của chất xúc tác là chúng hướng phản ứng tiến hành theo con đường mới có 
năng lượng hoạt hoá nhỏ hơn so với khi không có chất xúc tác, do đó làm cho tốc độ phản 
ứng có giá trị lớn hơn. Chất xúc tác càng hoạt động thì tác dụng làm giảm E càng mạnh. 
 Ví dụ : H2(k) + I2(k) = 2HI(k). 
 Phản ứng này nếu không có chất xúc tác thì E = 184 KJ/mol. 
 Nếu dùng chất xúc tác là Au thì E = 105,5 KJ/mol. 
 Nếu dùng chất xúc tác là Pt thì E = 58,5 KJ/mol. 
 6.4. Động học của phản ứng xúc tác đồng thể axit – bazơ: 
a) Quan niệm về axit và bazơ: 
* Theo Areniuts: - Axit là chất khi phân ly cho ra H+. 
 - Bazơ là chất khi phân ly cho ra OH-. và không đề cập đến vai trò của dung 
môi 
* Theo Brenstet: - Axit là chất có khả năng cung cấp proton H3O+. 
 - Bazơ là chất có khả năng kết hợp với proton H3O+ 
Khi đó nó tạo ra cặp axit - bazơ liên hợp và quan tâm đến vai trò của dung môi. 
 * Theo Liúyt: - Axit là chất có khả năng kết hợp cặp e- tự do. 
 - Bazơ là chất có khả năng cung cấp cặp e- tự do. 
Phản ứng: HCl
||
HNB
||
HCl
NHBCl 33 −−−→+ Cl
Như vậy theo Brenstet: 


+=+ −+
BazoAxitAxitBazo
OHNHOHNH 423
Trong phản ứng này môi trường nước. 


+=+ −+
BazoAxitAxitBazo
COOCHNHCOOHCHNH 3433
môi trường không phải nước . 
b) Động học của xúc tác axit – bazơ: 
 Trong phản ứng, chất xúc tác phải là axit hoặc bazơ. Giả sử ký hiệu S là cơ chất, tốc độ 
phản ứng là giai đoạn chậm nhất kết hợp cơ chất với proton. Khi đó: 
 H 3W k [S].[H O ]+= (nếu xúc tác là axit) (1) 
 OHW k [S].[HO ]−= (nếu xúc tác là bazơ) (2) 
 0W k [S]= ( nếu không có xúc tác) (3) 
Trường hợp chung: 0 H 3 OHW k [S] k [S].[H O ] k [S].[HO ]+ −= + + 
= 
14
0 H 3 OH
3
10k k [H O ] k [S] k[S]
H O
−
+
+
   
+ + =  
   
{ }k0 + 
 Trong thực tế thì (1), (2), (3) không ngang nhau. 
 - Nếu phản ứng xảy ra trong môi trường axit thì theo (1): 
 → H 3 H 3 Hlg k lg k [H O ] lg k lg[H O ] lg k pH+ += = + = − , khi pH tăng thì k giảm. 
 - Nếu phản ứng xảy ra trong môi trường kiềm thì theo (2): 
 → OH W OH Wlg k lg k lg k pH lg k k pH= + + = + , khi pH tăng thì k tăng. 
6.5. Xúc tác men (ezim) 
a) Định nghĩa: Men là những xúc tác sinh học mà nhờ nó ở nhiệt độ không cao tiến hành 
nhiều biến đổi hoá học và kèm theo quá trình trao đổi cơ chất. 
 - Men(Enzim) hòa tan trong nước, dung dịch muối loãng, dung dịch rượu loãng, không 
tan trong dung dịch rượu đặc, có thể kết tủa bởi axit picric 
 - Men được chiết ra từ cơ thể sống (động vât, thực vật). Nó có cấu tạo là những polime tạo 
thành từ các axitamin có cấu trúc không gian xác định của những mạch polipeptít. Các men 
có 
 cấu tạo chung là: RR
||
...COCHNHCOCHNH −−−−−−
 Trong đó -CO-NH- hình thành mạch peptít; R có thể là: -COOH; -NH2; -OH. 
 - Một số enzim là protein tinh khiết: pepxin, ureaza 
 - Nhiều enzim khác nhau gồm 2 nhóm chính: 
 + Nhóm protein (còn gọi là nhóm apoenzim). 
 + Nhóm không protein (còn gọi là nhóm prosthetic). 
 Nếu 2 nhóm này liên kết lỏng lẻo dễ tách ra thì gọi là coenzim. Ví dụ như: vitamin hoặc 
các nucleotít đơn giản như: ađenozin triphotphat. 
 - Hoạt tính của enzim thường rất cao và được đặc trưng bằng số vòng quay n, tức là số 
phân tử phản ứng trong 1 phút dưới tác dụng xúc tác của 1 phân tử enzim. Khối lượng phân tử 
của enzim thường rất lớn. Ví dụ ở bảng sau: 
Enzim M Số tâm hoạt động / 1 phân tử 
α - aminotripxin 22000 - 27000 1 
Tripxin 17000 - 20000 1 
Cholinesteraza 2 – 3 triệu 20 - 100 
ureaza 483000 3 - 4 
 - Đặc điểm nổi bật của enzim là tính chọn lọc cao, độ chọn lọc có thể là tuyệt đối, nghĩa là 
enzim chỉ xúc tác cho một phản ứng. Ví dụ enzim ureaza chỉ xúc tác cho phản ứng thuỷ phân 
ure. 
enzim
2 2 2 3 2NH CONH H O 2NH CO+ → + 
b) Động học của quá trình xúc tác men 2 giai đoạn: 
 Sơ đồ chung: 2k k
k '
E S ES E P+ → +


⇀↽

 
 Gọi [SE] là nồng độ phức trung gian; P là nồng độ sản phẩm . Tốc độ tạo sản phẩm sẽ là: 
 2
dpW k [SE]
dt
= = (1) 
 Biến thiên nồng độ phức [SE] là: 
 1 1 2
d[ES]W k [E][S] k [ES] k [ES]
dt −
= = − − 
 = ( )1 1 2k [E][S] k k [ES]−− + (2) 
 Thực tế thì nồng độ của men rất bé so với cơ chất .Do vậy có thể xem nồng độ [ES] là ổn 
định do đó ta có d[ES] 0
dt
= .Gọi E0 là nồng độ ban đầu của enzim thì : 
 0 0E [E] [ES] [E] E [ES]= + ⇒ = − (3) 
 E: Là nồng độ enzim tự do 
Thay (3) vào (2) ta có:Trong điều kiện ổn định thì 
( ) ( )1 1 2 1 0 1 2d[ES] k [E][S] k k [ES] k [(E [ES])][S] k k [ES] 0dt − −= − + = − − + = 
 → ( )1 0 1 2k [(E [ES])][S] k k [ES]−− = + 
 → ( )1 0 1 1 2k [E ][S] k [ES][S] k k [ES]−− = + 
 → ( )( )1 0 1 1 2k [E ][S] k [S] k k .[ES]−= + + ⇒ 1 0
1 2 1
k [E ][S][ES]
k k k [S]
−
=
+ +
 Chia tử và mẩu cho k1 ta có: 0 0
1 2 m
1
[E ][S] [E ][S]d[ES]
k kdt k [S][S]
k
−
= =
+ ++
 (4) 
km: hệ số michaelismenten 
W
1
[ ]S
1
[ ]S
1
W
1
.
W
k
tg
max
m
∆
∆
=α
maxW
W
Thay (4) vào (1) ta có: 
2 0
m
k [E ][S]dpW
dt k [S]= = + (5) 
Từ (5) ta có: 
 + Nếu S << km thì: 2 0
m
kW [E ][S]
k
= Nghĩa là tốc độ tạo sản phẩm tỷ lệ bậc 1 với cơ chất S 
 + Nếu S << km thì: 2 0 maxW k [E ] W= = (6) 
 Tốc độ tạo sản phẩm có giá trị cực đại không phụ thuộc vào cơ chất S 
Thay (6) vào (5) ta có: max
m
W [S]dpW
dt k [S]= = + (7) : gọi là phương trình Michaelismenten. 
Để tìm các giá trị km và Wmax ta làm như sau: nghịch đảo (7) ta có: m
max max
k1 1 1
.
W W W [S]= + 
Từ (7) ta suy ra khi km = [S] thì: max maxW [S] WW [S] 2= = 
2
Wmax
[ ]S[ ]S=mk