Chương 3 : ĐỘNG HÓA HỌC
Đây là biểu thức thực nghiệm (nhờ thực nghiệm tìm được), nên người ta gọi Ea là năng lượng hoạt hoá thực nghiệm 3.4.3.Năng lượng hoạt hóa : Chúng ta đã biết các chất phản E ứng muốn tạo thành sản phẩm thì phải va chạm nhau và ta cũng đã biết không phải bất cứ va chạm nào cũng có hiệu quả để dẫn đến tạo thành sản phẩm. Vậy thì va chạm nào có hiệu quả, va chạm nào không ? Ta biết bất cứ Ea nguyên tử, phân tử hay ion nào cũng có các electron xung quanh. Vì vậy các chất phản ứng muốn chuyển hóa thành E a' sản phẩm - thì phải có sự phân bố lại A các electron ngoài cùng - muốn vậy B các phần tử đó phải xâm nhập vào H nhau đến một mức độ nào đó - muốn thế điều đầu tiên là các phần tử đó phải thắng được lực đẩy của các electron sản phẩm ngoài cùng của các phần tử - lực đẩy Tiến trình phản ứng này như một hàng rào để ngăn chặn sự Ea : năng lượng hoạt hoá phản ứng thuận. xâm nhập - gọi là hàng rào thế năng, Ea' : năng lượng hoạt hoá phản ứng nghịch những phần tử bình thường thì không H : hiệu ứng nhiệt của phản ứng đủ năng lượng để vượt qua được hàng rào thế năng, chỉ những phần tử nào có năng lượng cao hơn (các phần tử bình thường), đủ để thắng lực đẩy - những phần tử đó gọi là những phần tử hoạt động và mức chênh lệch năng lượng mà các phần tử hoạt động có đựơc so với các phần tử khác - gọi là năng lượng hoạt hóa Ea. Chính những va chạm do các phần tử hoạt động gây ra là va chạm có hiệu quả. Thế thì năng lượng hoạt hóa Ea này đã có sẵn trong các phần tử đó không ? Năng lượng hoạt hóa có từ đâu, để làm gì ? Ea không thể có sẵn (trong các phần tử được), nó có được từ việc cung cấp năng lượng nhờ môi trường ngoài (như chiếu sáng, đun nóng, …), các phân tử bình thường khi nhận năng lượng này sẽ phá vỡ một phần liên kết cũ. Như vậy khi tăng nhiệt độ vận tốc phản ứng tăng không phải do sự tăng số va chạm giữa các phần tử mà chính là do sự tăng số va chạm có hiệu quả. Chính năng lượng hoạt hoá E a giúp chúng ta hiểu tại sao có những phản ứng rất thuận lợi về mặt nhiệt động (G < 0) lại không xảy ra ở điều kiện bình thường (khi tiếp xúc nhau). Ta có thể hiểu được tại sao giấy, gỗ, xăng, dầu với O2 thì G < 0, nhưng vì trong chúng chưa có phần tử nào có đủ năng lượng tối thiểu so với Ea, nên phải cần một nhiệt độ tối thiểu nào đó để giúp nó vượt qua hàng rào thế. 3.5.THUYẾT VA CHẠM HOẠT ĐỘNG VÀ THUYẾT PHỨC CHẤT HOẠT ĐỘNG 3.5.1. Thuyết va chạm hoạt động : Thuyết này xem những phần tử chất phản ứng như những hạt có bán kính xác định. Khi các hạt chuyển động nó có một động năng Eiđ = thì năng lượng chung : E =
EAđ +
E
B
đ
=
m A v 2A 2
+
mi v 2 i 2
. Khi 2 hạt A và B va chạm vào nhau
m B v B2 2
Tại lúc va chạm, động năng E chuyển thành thế năng. Có thể có 2 cách chuyển hóa tiếp theo của thế năng. (1) Nếu thế năng chuyển ngược lại thành năng lượng của chuyển động tịnh tiến thì các hạt bay theo chiều ngược lại - va chạm như thế gọi là va chạm đàn hồi. (2) Nếu 41
HÓA ĐẠI CƯƠNG 2