Bài 15: Tốc độ phản ứng hóa học

I. Khái niệm tốc độ phản ứng

- Tốc độ phản ứng của phản ứng hóa học là đại lượng đặc trưng cho sự biến thiên nồng độ của một trong các chất phản ứng hoặc sản phẩm trong một đơn vị thời gian

- Kí hiệu là v (đơn vị nồng độ)/(đơn vị thời gian)

- Tốc độ trung bình (\(\mathop v\limits^\_ \)) của phản ứng là tốc độ được tính trong một khoảng thời gian phản ứng

+ Cách tính \(\mathop v\limits^\_ \): Cho phản ứng tổng quát:

\(aA{\rm{ }} + {\rm{ }}bB \to cC{\rm{ }} + {\rm{ }}dD\)

\(\mathop v\limits^ -   =  - \dfrac{1}{a}.\dfrac{{\Delta {C_A}}}{{\Delta t}} =  - \dfrac{1}{b}.\dfrac{{\Delta {C_B}}}{{\Delta t}} = \dfrac{1}{c}.\dfrac{{\Delta {C_C}}}{{\Delta t}} = \dfrac{1}{d}.\dfrac{{\Delta {C_D}}}{{\Delta t}}\)

Trong đó:

\(\Delta C = {C_2} - {C_1}\): sự biến thiên nồng độ

\(\Delta t = {t_2} - {t_1}\): biến thiên thời gian

C₁, C₂ là nồng độ của một chất tại 2 thời điểm tương ứng t₁, t₂

II. Định luật tác dụng khối lượng, biểu thức tính tốc độ phản ứng

- Nội dung định luật tác dụng khối lượng: Ở nhiệt độ không đổi, tốc độ phản ứng tỉ lệ với tích số nồng độ các chất tham gia phản ứng với số mũ thích hợp

+ Lưu ý: Định luật tác dụng khối lượng chỉ đúng cho các phản ứng đơn giản, đó là phản ứng một chiểu, chỉ qua một giai đoạn từ chất phản ứng tạo ra sản phẩm

- Biểu thức tính tốc độ phản ứng

Cho phản ứng đơn giản có dạng: \(aA{\rm{ }} + {\rm{ }}bB \to cC{\rm{ }} + {\rm{ }}dD\)

\(v = k.C_A^a.C_B^b\)

Trong đó:

k là hằng số tốc độ phản ứng chỉ phụ thuộc vào bản chất của chất phản ứng và nhiệt độ

C_A, C_B là nồng độ (M) chất A, B tại thời điểm đang xét

+ Khi nồng độ chất phản ứng bằng đơn vị (1M) thì k=v, vậy k là tốc độ của phản ứng và được gọi là tốc độ riêng

III. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng

Có 5 yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng

- Nhiệt độ: Khi tăng nhiệt độ chất phản ứng, tốc độ phản ứng tăng

- Nhiệt độ: Khi tăng nhiệt độ, tốc độ phản ứng tăng

Quy tắc Van’t Hoff: \(\dfrac{{{v_{{t_2}}}}}{{{v_{{t_1}}}}} = {\gamma ^{\dfrac{{{t_2} - {t_1}}}{{10}}}}\)

Trong đó:

\({v_{{t_1}}},{v_{{t_2}}}\)là tốc độ phản ứng ở 2 nhiệt độ t₁ và t₂

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

- Áp suất (áp dụng với những phản ứng có chất khí tham gia): Nếu tăng áp suất thì tốc độ phản ứng tăng

- Bề mặt tiếp xúc: Khi tăng diện tích bề mặt tiếp xúc của chất phản ứng, tốc độ phản ứng tăng

- Chất xúc tác: làm tăng tốc độ của phản ứng hóa học, nhưng vẫn được bảo toàn về lượng và chất khi kết thúc

Ví dụ: Xét các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ của phản ứng tổng hợp amoniac:

\({N_2}(k) + 3{H_2}(k) \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} 2N{H_3}(k)\)

+ Nồng độ: Nếu tăng nồng độ cuả N₂ hoặc H₂ thì tốc độ phản ứng tăng

+ Áp suất: Nếu tăng áp suất chung của hệ thì tốc độ phản ứng tăng

+ Chất xúc tác: Nếu thêm chất xúc tác thì tốc độ phản ứng tăng

+ Nhiệt độ: Khi tăng nhiệt độ tốc độ phản ứng tăng