Tốc Độ Phản Ứng

⚡

Tốc độ trung bình

\bar{v} = -\frac{\Delta[A]}{\Delta t} = +\frac{\Delta[B]}{\Delta t}

Dấu âm với chất phản ứng, dấu dương với sản phẩm

Định luật tác dụng khối lượng

v = k[A]^a[B]^b

k: hằng số tốc độ
a, b: bậc của phản ứng theo A và B
[A], [B]: nồng độ mol/L

Bậc phản ứng

n = a + b

Bậc tổng = tổng các bậc riêng phần

🎛️

Các Yếu Tố Ảnh Hưởng

Ảnh hưởng của nhiệt độ

v_{t+10} = \gamma \cdot v_t \frac{v_2}{v_1} = \gamma^{\frac{T_2 - T_1}{10}}

γ ≈ 2-4 (hệ số nhiệt độ): Tăng 10°C → tốc độ tăng 2-4 lần

Phương trình Arrhenius k = A \cdot e^{-\frac{E_a}{RT}}

A: hệ số tần số
E_a: năng lượng hoạt hóa (J/mol)
R = 8.314 J/(mol·K)

Dạng tính E_a \ln\frac{k_2}{k_1} = \frac{E_a}{R}\left(\frac{1}{T_1} - \frac{1}{T_2}\right)

📋 Tóm tắt các yếu tố

1. Nồng độ: Tăng nồng độ → Tăng tốc độ
2. Nhiệt độ: Tăng nhiệt độ → Tăng tốc độ
3. Áp suất (khí): Tăng áp suất → Tăng tốc độ
4. Diện tích bề mặt: Tăng diện tích → Tăng tốc độ
5. Xúc tác: Giảm E_a → Tăng tốc độ

⚖️

Cân Bằng Hóa Học

Hằng số cân bằng K_c

Cho phản ứng: $aA + bB \rightleftharpoons cC + dD$

K_c = \frac{[C]^c[D]^d}{[A]^a[B]^b}

Chỉ tính nồng độ các chất khí và chất tan trong dung dịch

Hằng số cân bằng K_p (theo áp suất) K_p = \frac{P_C^c \cdot P_D^d}{P_A^a \cdot P_B^b} K_p = K_c(RT)^{\Delta n}

Δn = (c + d) - (a + b): biến thiên số mol khí

Mối liên hệ ΔG và K \Delta G^0 = -RT\ln K \Delta G = \Delta H - T\Delta S

🔄

Nguyên Lý Le Chatelier

📖 Nguyên lý

Khi một hệ đang ở trạng thái cân bằng bị tác động bởi yếu tố bên ngoài (nồng độ, áp suất, nhiệt độ), cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều chống lại tác động đó.

Ảnh hưởng của nồng độ

• Tăng nồng độ chất phản ứng → Cân bằng dịch sang phải (tạo sản phẩm)
• Tăng nồng độ sản phẩm → Cân bằng dịch sang trái

Ảnh hưởng của áp suất

• Tăng áp suất → Cân bằng dịch về phía có số mol khí nhỏ hơn
• Giảm áp suất → Cân bằng dịch về phía có số mol khí lớn hơn

Ảnh hưởng của nhiệt độ

• Tăng nhiệt độ → Cân bằng dịch về phía phản ứng thu nhiệt (ΔH > 0)
• Giảm nhiệt độ → Cân bằng dịch về phía phản ứng tỏa nhiệt (ΔH < 0)

💡 Ví dụ: Tổng hợp NH₃ N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3 \quad \Delta H = -92kJ

Để tăng hiệu suất:

• Tăng áp suất (4 mol khí → 2 mol khí)
• Giảm nhiệt độ (phản ứng tỏa nhiệt)
• Tăng nồng độ N₂, H₂
• Liên tục lấy NH₃ ra khỏi hệ

🌍

Ứng Dụng Thực Tế

🏭 Quy trình Haber-Bosch (sản xuất NH₃) N_2 + 3H_2 \xrightarrow{Fe, 450°C, 200atm} 2NH_3

Điều kiện tối ưu: 400-500°C, 150-300 atm, xúc tác Fe.
Sản xuất phân đạm cho nông nghiệp.

🧪 Quy trình Contact (sản xuất H₂SO₄) 2SO_2 + O_2 \xrightarrow{V_2O_5, 450°C} 2SO_3

Xúc tác V₂O₅ tăng tốc độ phản ứng mà không bị tiêu hao.

🍞 Lên men bánh mì

Nhiệt độ ủ bột 30-35°C là tối ưu cho hoạt động enzyme của men.
Quá nóng → enzyme bị phá hủy, quá lạnh → phản ứng chậm.

🚗 Bộ xúc tác khí thải ô tô

Xúc tác Pt, Pd, Rh giúp chuyển hóa:
CO → CO₂, NO_x → N₂, HC → CO₂ + H₂O
Giảm ô nhiễm môi trường.

⏱️ Tốc Độ Phản Ứng