Tốc độ phản ứng hóa học là gì?

0
185
Tốc độ phản ứng hóa học là gì

Có phải mọi phản ứng hóa học đều diễn ra với tốc độ như nhau không? Có yếu tố nào ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hóa học không? Những câu hỏi này sẽ được thuvienhoidap.net giải thích trong bài viết thuộc chủ đề hóa học này. 

Khái niệm tốc độ phản ứng hóa học là gì?

Tốc độ phản ứng là độ biến thiên nồng độ của một trong các chất phản ứng hoặc sản phẩm trong một đơn vị thời gian. Tốc độ phản ứng được xác định bằng thực nghiệm.

Nồng độ thường được tính bằng mol/l, còn đơn vị thời gian có thể là giây (s), phút(ph). giờ (h)…

Mọi phản ứng hóa học đều có thể biểu diễn bằng phương trình hóa học tổng quát:

Các chất phản ứng → Các sản phẩm

Trong quá trình diễn ra phản ứng, nồng độ các chất phản ứng giảm dần, đồng thời nồng độ các sản phẩm tăng dần. Phản ứng xảy ra càng nhanh thì trong một đơn vị thời gian nồng độ các chất phản ứng giảm và nồng độ các sản phẩm tăng càng nhiều.

Như vậy, có thể dùng độ biến thiên nồng độ theo thời gian của một chất bất kì trong phản ứng làm thước đo cho tốc độ phản ứng.

Tốc độ trung bình của phản ứng là gì?

Chúng ta xét phản ứng A → B

Ở thời điểm t1, nồng độ chất phản ứng (chất A) là C1 mol/l. 

Ở thời điểm t2, nồng độ chất A là C2 mol/l 

C1 < C2 vì trong quá trình diễn ra phản ứng nồng độ chất A giảm dần.

Tốc độ của phản ứng tính theo chất A trong khoảng thời gian từ t1 đến t2 được xác định là:

v = +(C1 – C2)/ (t1 – t2)  = -(C2 – C1) / (t2 – t1) = -∆C / ∆t

Nếu tốc độ được tính theo sản phẩm B thì:

Ở thời điểm t1, nồng độ chất B là C’1 mol/l. Ở thời điểm t2 nồng độ chất B là C’2 mol/l và C’2 > C’1

v = + (C’2 – C’1) / ( t2 – t1) = + ∆C / ∆t

Ví dụ cách tính tốc độ phản ứng trung bình

Phản ứng giữa nước brom và HCOOH diễn ra như sau:

Br2 + HCOOH → HBr + CO2

Lúc đầu nồng độ Br2 là 0,0120 mol/l, sau 50 giây nồng độ là 0,0101 mol/l

Thì tốc độ trung bình của phản ứng trong khoảng thời gian 50 giây tính theo chất tham gia phản ứng Br2 là:

v = (0,0120 – 0,0101)/50 = 3,80.10-5 mol/(l.s)

Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng là gì?

  1. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch: Khi tăng nồng độ chất phản ứng, tốc độ phản ứng tăng.
  2. Ảnh hưởng của áp suất: Đối với những phản ứng có chất khí tham gia phản ứng thì khi tăng áp suất, tốc độ phản ứng tăng. Nghĩa là áp suất tỉ lệ thuận với tốc độ phản ứng khi có chất khí tham gia.
  3. Ảnh hưởng của nhiệt độ: Khi tăng nhiệt độ, tốc độ phản ứng tăng.
  4. Ảnh hưởng của diện tích tiếp xúc: Khi tăng diện tích tiếp xúc các chất tham gia phản ứng thì tốc độ phản ứng tăng.
  5. Ảnh hưởng của chất xúc tác
  • Chất xúc tác là chất làm tăng tốc độ phản ứng, nhưng còn lại sau khi phản ứng kết thúc.
  • Chất làm giảm tốc độ phản ứng hóa học được gọi là chất ức chế phản ứng.
  • Chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng vì nó cung cấp năng lượng hoạt hóa thấp hơn.
  • Năng lượng hoạt hóa là hàng rào năng lượng tối thiểu mà thuốc thử phải vượt qua để hoàn thành phản ứng. Nếu năng lượng hoạt hóa được hạ thấp, nhiều chất phản ứng có thể vượt qua rào cản đó một cách dễ dàng và do đó, tốc độ phản ứng tăng lên.

Ý nghĩa của tốc độ phản ứng

Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng được vận dụng nhiều trong đời sống và sản xuất. 

Ví dụ như nhiệt độ của ngọn lửa axetilen (C2H2) cháy trong oxi cao hơn nhiều so với cháy trong không khí, tạo nhiệt độ hàn cao hơn. 

Thực phẩm nấu trong nồi áp suất nhanh chín hơn so với khi nấu ở điều kiện áp suất thông thường.

Các chất đốt rắn như than, củi có kích thước nhỏ hơn sẽ cháy nhanh hơn.

Để tăng tốc độ tổng hợp khí NH3 từ khí N2 và H2 người ta sử dụng chất xúc tác, tăng nhiệt độ và thực hiện ở áp suất cao.

Kết luận: Đây là đáp án cho câu hỏi tốc độ phản ứng hóa học là gì chi tiết và đầy đủ nhất.