Chương 3 : ĐỘNG HÓA HỌC
Khi đun KMnO4, thuốc tím sẽ phân huỷ chậm, nhưng khi cho thêm vào một ít MnO2 thì phản ứng sẽ xảy ra nhanh chóng. Lựơng MnO2 cho vào đó không khác với MnO2 sinh ra từ phản ứng kể cả về lượng và chất - MnO2 gọi là chất xúc tác. Chất xúc tác là chất khi thêm vào hệ nó làm thay đổi tốc độ phản ứng mà cuối quá trình nó vẫn được giữ nguyên về lượng và chất. Đứng về góc độ ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng có thể chia chất xúc tác ra làm 2 loại : chất xúc tác thuận (dương) : làm tăng tốc độ phản ứng và chất xúc tác nghịch (âm, chất ức chế) : làm vận tốc phản ứng giảm. Đứng về góc độ pha, người ta chia chất xúc tác ra làm 2 loại : xúc tác đồng thể và xúc tác dị thể. Xúc tác được gọi là đồng thể khi chất xúc tác cùng pha với chất phản ứng. Xúc tác được goi là dị thể khi chất xúc tác khác pha với chất phản ứng. Do việc tác động của chất xúc tác vào hệ đồng thể và dị thể khác nhau nên cơ chế của việc xúc tác đồng thể và dị thể cũng khác nhau. Đặc điểm : Dù là đồng thể hay dị thể, chất xúc tác có những đặc điểm : a) Không làm thay đổi những đặc trưng nhiệt động. Nói đến nhiệt động thì chỉ để ý đến trạng thái đầu và trạng thái cuối mà không xét đến quá trình. Mà ta thấy ngay từ định nghĩa của chất xúc tác : từ trạng thái đầu sang trạng thái cuối chất xúc tác không đổi. Vậy thì chất xúc tác không làm thay đổi đến tính cách nhiệt động - tức không gây ảnh hưởng đến G. Vậy thì : E - Khi một phản ứng không thể xảy ra về mặt nhiệt động (G > 0) thì dù có hay không có chất xúc tác cũng không thể làm cho phản ứng xảy ra được. Nói nôm na, khi ta tính được một phản ứng (dự kiến) có G < 0 thì lúc ấy mới tìm kiếm chất xúc tác để thúc đẩy cho phản ứng diễn ra nhanh hay chậm hơn theo ý người sử dụng. -Và cũng vậy khi một phản ứng cân bằng (G = 0) thì chất xúc tác không làm dịch chuyển cân bằng - nghĩa là không thể tạo ra sản phẩm nhiều hay ít hơn A [AK] mà cân bằng đã chỉ, chất xúc tác chỉ thúc đẩy phản B ứng nhanh (hay chậm) đạt đến cân bằng, nghĩa là khi phản ứng là cân bằng thì chất xúc tác là tăng (hay giảm) vận tốc phản ứng thuận thì cũng làm tăng (hay sản phẩm giảm) vận tốc phản ứng nghịch. b. Chất xúc tác có tính chọn lọc : nghĩa là nếu Tiến trình phản ứng một chất có thể cho nhiều sản phẩm thì với xúc tác : có xúc tác thích hợp, người ta có thể hướng phản ứng đến sản : không có xúc tác phẩm mong đợi : Thí dụ :
0
3 , 400 C Al 2O C2H4 + H2O. 0
, 200 C C2H5OH CuO CH3CHO + H2O. 3.6.2.Cơ chế xúc tác : Với xúc tác đồng thể do chất xúc tác cùng pha với chất phản ứng, phản ứng xảy ra trong không gian 3 chiều, còn trong xúc tác dị thể do chất xúc tác khác pha với chất phản ứng nên phản ứng chỉ xảy ra trong 2 chiều nên cơ chế của nó khác nhau. 3.6.2.1.Xúc tác đồng thể : Sở dĩ chất xúc tác làm thay đổi tốc độ phản ứng vì khi có chất xúc tác tham gia nó làm cho năng lượng hoạt hóa của phản ứng giảm. Ta đã biết tính chất quan trọng của năng lượng hoạt hoá Ea đến vận tốc phản ứng qua phương trình: k = Ae-Ea/RT. Ea nằm ở phần lũy thừa vì vậy việc thay đổi Ea dù nhỏ cũng làm thay đổi nhiều đến k - dẫn đến vận tốc v của phản ứng thay đổi nhiều
43
HÓA ĐẠI CƯƠNG 2