Dong Hoc Don Gian

ĐỘNG HOÁ HỌC

DIỄN BIẾN, TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

ỨNG DỤNG ĐỘNG HOÁ HỌC TỔNG HỢP HOÁ DƯỢC

DƯỢC LÂM SÀNG

HƯỚNG PƯ HIỆU SUẤT THỜI GIAN KINH TẾ

DƯỢC ĐỘNG HỌC TẦN SUẤT LIỀU DÙNG

C«NG NGHỆ BÀO CHẾ

CHIẾT XUẤT DƯỢC LIỆU

DỰ ĐOÁN TUỔI THỌ, ỔN ĐỊNH HOẠT CHẤT, DẠNG BÀO CHẾ

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG , ỔN ĐỊNH H.CHẤT, XỬ LÝ CHIẾT XUẤT

KHÁI NIỆM CƠ BẢN I. Tốc độ phản ứng 1.1. Định nghĩa: Tốc độ phản ứng ho¸ học là biến thiªn nồng độ của một chất đ· cho trong một đơn vị thờI gian

1.2. Biểu thức tÝnh tốc độ phản ứng: VớI phản ứng: A+B → X+Y dCi dt dC A dC B dC X dC Y v === = dt dt dt dt

v =±

Trường hợp chung: v =-

aA + bB → xX + yY

dC A dC B dC X dC Y == = a.dt b.dt x.dt y.dt

KHÁI NIỆM CƠ BẢN II. Định luật tác dụng khốI lượng Gulberg và Waage, thiết lập biểu thức liên hệ tốc độ và nồng độ tạI nhiệt độ T= const

v = k.[ A ] .[ B] n1

n2

Phương trình cơ bản của động hoá học. 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 Phương trình tốc độ hay phương trình động học của phản ứng

d[ A ] n1 n2 v= = k.[ A ] .[ B] dt

KHÁI NIỆM CƠ BẢN III. Phân loạI động học phản ứng 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 N2O5 → N2O4 + O CH3 COOC2H5 + H2O → CH3 COOH + 2NO + O2 →

C2H5OH

2NO2

6FeCl2 + KClO3 + 6HCl → FeCl3 + KCl + 3H2O

2. Bậc phản ứng: VớI phản ứng: aA + bB → xX + yY

v = k.[ A ] .[ B] n1

n2

n1, n2 : Bậc riêng phần đốI vớI chất A, B n = n1+ n2 : Bậc toàn phần của phản ứng 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 Giá trị Giá trị cao nhất Áp dụng

Số nguyên, phân số, số âm 3

Phân tử số Chỉ có số nguyên dương 3

Chỉ xác định được Chỉ áp dụng cho bằng thực nghiệm phản ứng cơ bản

KHÁI NIỆM CƠ BẢN 4. Phản ứng bậc giả VớI phản ứng: aA + bB + cC → xX + yY ….

v =k.[A ] 1 .[B] 2 .[C] n

n

n3

Nếu [B], [C] >> [A] thì [B] ≈ [B]o; [C] ≈ [C]o

k' =k.[B]

n2 0

.[C]

n3 0

v =k'.[A ]

n1

⇒ 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 d [ HI ] v1 = = k .[ H 2 ].[ I 2 ] 2 dt 1 d [ HBr ] k '[ H 2 ][ Br2 ]1/ 2 v2 = = [ HBr ] 2 dt 1 + k" [ Br2 ] ♠ 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 một chiều, một giai đoạn duy nhất, trực tiếp từ chất đầu đến chất cuối Các phản ứng đơn giản ♠ Phản ứng bậc nhất ♠ Phản ứng bậc hai ♠ Phản ứng bậc ba ♠ Phản ứng bậc không

ĐỘNG HỌC P.Ư ĐƠN GIẢN

I. Phản ứng bậc nhất

1. Sơ đồ phản ứng: A → sp 2 N2O5

C12H22O11

+

Saccarose

CH3COOC2H5

H2O +

H2O

+

H

2 N2O4

+

O2

C6H12O6

+

C6H12O6

Glucose

H+

CH3COOH

Fructose +

2. Qui luật động học

d[ A ] v == k.[ A ] dt

ln

C a =ln 0 =kt a-x Ct

C 1 k = ln 0 t Ct

C2H5OH

ĐỘNG HỌC P.Ư ĐƠN GIẢN Tương quan nồng độ chất phản ứng và thờI gian CA

lnCA

C 0A

Csản phẩm tgα=-k α CA 0

t t

0

ĐỘNG HỌC P.Ư ĐƠN GIẢN 3. Thứ nguyên của hằng số tốc độ phản ứng

C 1 k = ln 0 t Ct [k] = [thờI gian] –1 (giây –1, phút –1, giờ -1….) 4. ThờI gian bán huỷ

t 1/2

ln 2 = k

t 0,1

1 10 = ln k 9

t 0,9

1 = ln 10 k

ĐỘNG HỌC P.Ư ĐƠN GIẢN t 1/2

ln 2 = k

⇒ ThờI gian bán huỷ không phụ thuộc vào nồng độ ban đầu của chất phản ứng

C a

a 2

a 4

a 8

t1

2

t1'

2

t1"

2

t

ĐỘNG HỌC P.Ư ĐƠN GIẢN II. Phản ứng bậc 2 1. Sơ đồ phản ứng hoặc

A + B → sp 2A → sp

CH3 COOC2H5 + NaOH → CH3 COONa + 2. Qui luật động học 2.1. Trường hợp [A]0 = [B]0

d[ A ] 2 v == k.[ A ] dt

1 1 1 1 − = − = kt a-x a Ct C 0 1 1 1   k=  −  t  Ct C0  

C2H5OH

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

1 1 1 k=  − t  C0  Ct

   

[k] = [nồng độ]-1. [thờI gian] –1 ( lit.mol-1.giây –1, lit.mol-1 phút –1….) ThờI gian bán huỷ

t 1/2

1 = a.k

t 0,1

1 = 9.a.k

t 0,9

9 = a.k

ĐỘNG HỌC P.Ư ĐƠN GIẢN

t 1/2

1 = a.k

⇒ ThờI gian bán huỷ phụ thuộc vào nồng độ ban đầu của chất phản ứng

C a

a 2

a 4

a

8

t1

2

t1'

t1" 2

2

t

ĐỘNG HỌC P.Ư ĐƠN GIẢN

2.2. Trường hợp [A]0 ‡ [B]0

d[ A ] v == k.[ A ][ . B] dt

1 b a-x  ln   = kt a-b a b-x 

1 1 b(a - x) k= ln t (a - b) a(b - x) 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

1 1 b t1/2 ( A ) = ln k (a - b) (2b - a) 1 1 (2a - b) t 1/2 (B) = ln k (a - b) a 1 1 9b t 0,1 ( A ) = ln k (a - b) (10b - a) 1 1 (10a - b) t 0,1 ( B) = ln k (a - b) 9.a

ĐỘNG HỌC P.Ư ĐƠN III. Phản ứng bậc 0 GIẢN Qui luật động học

d[ A ] 0 v == k.[ A ] = k dt

C 0 - C t =kt [A]

Vpư

C0 k

t

t

ĐỘNG HỌC P.Ư ĐƠN GIẢN Các trường hợp phản ứng bậc không 1. Sự mất màu của các chất có nhiều dây nốI lưu huỳnh 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 Nguồn dự trữ không tan

Lớp dd

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 bằng phương pháp sắc ký

Xác định biến thiên nồng độ qua theo dõi biến thiên các đạI lượng vật lý

XÁC ĐỊNH TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG Dựa trên biểu thức: n n n v = k.[ A ] .[ B] .[ C] 1

2

3

Xác định k, ni

[A ]

Dựa trên biểu thức:

d[A ] v =dt Tiếp tuyến tạI điểm t của đường biểu diễn [A] theo t

Xác định [A] tạI các thờI điểm: định lượng trực tiếp hoặc gián tiếp xác định các cặp giá trị [A] - thờI gian

t

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 VÝ dụ: tiÕn hµnh ph¶n øng xµ phßng ho¸ ethylacetat, kÕt qu¶ thùc nghiÖm thu ®­îc nh­ sau ThờI gian (t) Nồng độ 0 phót 3 phót 6 phót 9 phót 12 phót 15 phót

∞

NaOH 0,05 N

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]/[B]

lg[A]

t

t

XÁC ĐỊNH BẬC PHẢN ỨNG 2. Phương pháp đồ thị [A]

1/[A]

C0

t

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.an. Làm thí nghiệm vớI hai nồng độ đầu a0 và a0’ Tính n theo biểu thức:

lgv 0 − lg v ,0 n= lga 0 − lg a ,0

XÁC ĐỊNH BẬC PHẢN ỨNG 4. Phương pháp chu kỳ bán huỷ ♠ ĐốI vớI phản ứng bậc 1: ⇒T

1/2

= const.

♠ ĐốI vớI phản ứng bậc khác 1:

t1/ 2

2 n −1 − 1 = ( n − 1) a n−1k

Làm thí nghiệm vớI hai nồng độ đầu a và a’

lgt1/2 − lg t n =1 + lga − lg a

, 1/2 ,

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 Thay các cặp số liệu thực nghiệm C – t vào phương trình và tính k Tính giá trị k trung bình

1 n k = ∑ki n i =1

ĐỘNG HỌC P.Ư PHỨC TẠP Phản ứng phức tạp Gồm nhiều phản ứng thành phần diễn ra đồng thời

Nguyên lý độc lập MỗI PƯ thành phần diễn ra theo qui luật động học độc lập không phụ thuốc vào các PƯ thành phần khác

Các phản ứng phức tạp ♠ Phản ứng thuận nghịch ♠ Phản ứng song song ♠ Phản ứng nốI tiếp

ĐỘNG HỌC P.Ư PHỨC TẠP 1. Phản ứng song song 2

KCl

3

KClO 4

6 KClO 3

+ 3 O2 +

KCl

OH NO 2 +

H2 O

OH

OH +

HN O3

+

H2 O

NO 2 OH O2 N

NO 2 +

NO 2

H2 O

ĐỘNG HỌC P.Ư PHỨC TẠP 1. Phản ứng song song Xét phản ứng k1 A (a

x)

k2

X1 (x1) X2 (x2)

Phương tr ♠ Phản ứng thuận nghịch ♠ Phản ứng song song ♠ Phản ứng nốI tiếp

Xin tr©n träng c¶m ¬n !