12: Kinetics (Động học)
- Page ID
- 217850
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\( \newcommand{\dsum}{\displaystyle\sum\limits} \)
\( \newcommand{\dint}{\displaystyle\int\limits} \)
\( \newcommand{\dlim}{\displaystyle\lim\limits} \)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)
\( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\)
\( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\)
\( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
\( \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} \)
\( \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} \)
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\(\newcommand{\longvect}{\overrightarrow}\)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\(\newcommand{\avec}{\mathbf a}\) \(\newcommand{\bvec}{\mathbf b}\) \(\newcommand{\cvec}{\mathbf c}\) \(\newcommand{\dvec}{\mathbf d}\) \(\newcommand{\dtil}{\widetilde{\mathbf d}}\) \(\newcommand{\evec}{\mathbf e}\) \(\newcommand{\fvec}{\mathbf f}\) \(\newcommand{\nvec}{\mathbf n}\) \(\newcommand{\pvec}{\mathbf p}\) \(\newcommand{\qvec}{\mathbf q}\) \(\newcommand{\svec}{\mathbf s}\) \(\newcommand{\tvec}{\mathbf t}\) \(\newcommand{\uvec}{\mathbf u}\) \(\newcommand{\vvec}{\mathbf v}\) \(\newcommand{\wvec}{\mathbf w}\) \(\newcommand{\xvec}{\mathbf x}\) \(\newcommand{\yvec}{\mathbf y}\) \(\newcommand{\zvec}{\mathbf z}\) \(\newcommand{\rvec}{\mathbf r}\) \(\newcommand{\mvec}{\mathbf m}\) \(\newcommand{\zerovec}{\mathbf 0}\) \(\newcommand{\onevec}{\mathbf 1}\) \(\newcommand{\real}{\mathbb R}\) \(\newcommand{\twovec}[2]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\ctwovec}[2]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\threevec}[3]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cthreevec}[3]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fourvec}[4]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfourvec}[4]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fivevec}[5]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfivevec}[5]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\mattwo}[4]{\left[\begin{array}{rr}#1 \amp #2 \\ #3 \amp #4 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\laspan}[1]{\text{Span}\{#1\}}\) \(\newcommand{\bcal}{\cal B}\) \(\newcommand{\ccal}{\cal C}\) \(\newcommand{\scal}{\cal S}\) \(\newcommand{\wcal}{\cal W}\) \(\newcommand{\ecal}{\cal E}\) \(\newcommand{\coords}[2]{\left\{#1\right\}_{#2}}\) \(\newcommand{\gray}[1]{\color{gray}{#1}}\) \(\newcommand{\lgray}[1]{\color{lightgray}{#1}}\) \(\newcommand{\rank}{\operatorname{rank}}\) \(\newcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\col}{\text{Col}}\) \(\renewcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\nul}{\text{Nul}}\) \(\newcommand{\var}{\text{Var}}\) \(\newcommand{\corr}{\text{corr}}\) \(\newcommand{\len}[1]{\left|#1\right|}\) \(\newcommand{\bbar}{\overline{\bvec}}\) \(\newcommand{\bhat}{\widehat{\bvec}}\) \(\newcommand{\bperp}{\bvec^\perp}\) \(\newcommand{\xhat}{\widehat{\xvec}}\) \(\newcommand{\vhat}{\widehat{\vvec}}\) \(\newcommand{\uhat}{\widehat{\uvec}}\) \(\newcommand{\what}{\widehat{\wvec}}\) \(\newcommand{\Sighat}{\widehat{\Sigma}}\) \(\newcommand{\lt}{<}\) \(\newcommand{\gt}{>}\) \(\newcommand{\amp}{&}\) \(\definecolor{fillinmathshade}{gray}{0.9}\)Động học hóa học là nghiên cứu tốc độ của các quá trình hóa học và bao gồm các nghiên cứu về cách các điều kiện thí nghiệm khác nhau có thể ảnh hưởng đến tốc độ của phản ứng hóa học và mang lại thông tin về cơ chế phản ứng và trạng thái chuyển tiếp, cũng như việc xây dựng các mô hình toán học có thể mô tả các đặc điểm của một phản ứng hóa học.
- Giới thiệu
- Nghiên cứu động học hóa học liên quan đến tốc độ phản ứng tạo ra sản phẩm và các phương tiện quy mô phân tử mà phản ứng xảy ra. Trong chương này, chúng ta sẽ xem xét các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hóa học, cơ chế tiến hành phản ứng và các kỹ thuật định lượng được sử dụng để xác định và mô tả tốc độ xảy ra phản ứng.
- 12.1: Tỷ lệ phản ứng hóa học
- Tốc độ của một phản ứng có thể được biểu thị bằng sự giảm lượng chất phản ứng hoặc sự gia tăng lượng sản phẩm trên một đơn vị thời gian. Mối quan hệ giữa các biểu thức tốc độ khác nhau cho một phản ứng nhất định được suy ra trực tiếp từ các hệ số phân tích của phương trình biểu diễn phản ứng.
- 12.2: Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng
- Tốc độ của một phản ứng hóa học bị ảnh hưởng bởi một số thông số. Các phản ứng liên quan đến hai pha diễn ra nhanh hơn khi có tiếp xúc với diện tích bề mặt lớn hơn. Nếu nhiệt độ hoặc nồng độ chất phản ứng tăng lên, tốc độ của một phản ứng nhất định thường cũng tăng theo. Chất xúc tác có thể làm tăng tốc độ của phản ứng bằng cách cung cấp một con đường thay thế làm cho năng lượng hoạt hóa của phản ứng giảm.
- 12.3: Luật tỷ lệ
- Định luật tỷ lệ cung cấp một mô tả toán học về cách những thay đổi về lượng chất ảnh hưởng đến tốc độ của một phản ứng hóa học. Định luật tỷ lệ được xác định bằng thực nghiệm và không thể dự đoán được bằng phép đo phân tích phản ứng. Thứ tự phản ứng mô tả mức độ thay đổi lượng của mỗi chất ảnh hưởng đến tốc độ tổng thể và thứ tự tổng thể của phản ứng là tổng các bậc cho mỗi chất có trong phản ứng.
- 12.4: Luật tỷ lệ tích hợp
- Luật tỷ lệ chênh lệch có thể được xác định bằng phương pháp tỷ lệ ban đầu hoặc các phương pháp khác. Chúng tôi đo các giá trị cho tốc độ ban đầu của một phản ứng ở các nồng độ khác nhau của các chất phản ứng. Từ các phép đo này, chúng tôi xác định thứ tự của phản ứng trong mỗi chất phản ứng. Luật tỷ lệ tích hợp được xác định bằng cách tích hợp các luật tỷ lệ chênh lệch tương ứng. Hằng số tốc độ cho các định luật tốc độ đó được xác định từ các phép đo nồng độ tại các thời điểm khác nhau trong một phản ứng.
- 12.5: Lý thuyết va chạm
- Phản ứng hóa học đòi hỏi sự va chạm giữa các loài chất phản ứng. Những va chạm của chất phản ứng này phải có định hướng thích hợp và đủ năng lượng để tạo thành sản phẩm. Lý thuyết va chạm cung cấp một lời giải thích đơn giản nhưng hiệu quả cho ảnh hưởng của nhiều thông số thực nghiệm đến tốc độ phản ứng. Phương trình Arrhenius mô tả mối quan hệ giữa hằng số tốc độ của phản ứng và năng lượng hoạt hóa, nhiệt độ và sự phụ thuộc của nó vào hướng va chạm.
- 12.6: Cơ chế phản ứng
- Trình tự các bước riêng lẻ, hoặc phản ứng cơ bản, theo đó các chất phản ứng được chuyển đổi thành sản phẩm trong quá trình phản ứng được gọi là cơ chế phản ứng. Tốc độ tổng thể của một phản ứng được xác định bởi tốc độ của bước chậm nhất, được gọi là bước xác định tốc độ. Phản ứng cơ bản đơn phân tử có định luật tốc độ bậc nhất, trong khi phản ứng cơ bản hai phân tử có định luật tốc độ bậc hai.
- 12.7: Xúc tác
- Chất xúc tác ảnh hưởng đến tốc độ của một phản ứng hóa học bằng cách thay đổi cơ chế của nó để cung cấp năng lượng hoạt hóa thấp hơn. Chất xúc tác có thể đồng nhất (cùng pha với chất phản ứng) hoặc không đồng nhất (pha khác với chất phản ứng).
- Bài tập
- Đây là những bài tập về nhà để đi kèm với Textmap được tạo cho “Hóa học” bởi OpenStax. Các ngân hàng câu hỏi Hóa học đại cương bổ sung có thể được tìm thấy cho các Textmaps khác và có thể được truy cập tại đây. Ngoài những câu hỏi có sẵn công khai này, quyền truy cập vào ngân hàng vấn đề riêng tư để sử dụng trong các kỳ thi và bài tập về nhà chỉ dành cho giảng viên trên cơ sở cá nhân; vui lòng liên hệ với Delmar Larsen để có tài khoản có quyền truy cập.
Hình thu nhỏ: Tần số va chạm phân tử. (Miền công cộng; Sadi Carnot qua Wikipedia)