I. KHÁI NIỆM TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG TRUNG BÌNH CỦA PHẢN ỨNG

1. Khái niệm tốc độ phản ứng

(1) Hiện tượng quan sát được trong cùng một khoảng thời gian thấy khí H₂ xuất hiện ở ống nghiệm HCl 2M nhanh hơn ống nghiệm HCl 0,5M.

(2)(3) Dây Mg ở ống nghiệm HCl 2M tan hết sớm hơn do phản ứng với lượng HCl nhiều hơn. Dẫn đến lượng MgCl₂ tạo ra ở ống nghiệm này cũng nhiều hơn.

(4) Tốc độ của phản ứng hóa học là đại lượng đặc trưng cho sự thay đổi nồng độ của chất phản ứng hoặc sản phẩm trong một đơn vị thời gian.

2. Tốc độ trung bình của phản ứng:

(5) Xét phản ứng: aA + bB  → mM + nN

Tốc độ phản ứng được tính theo các chất như sau: 

$\bar{V}=-\frac{1}{a}\frac{\Delta C_{A}}{\Delta t}=-\frac{1}{b}\frac{C_{B}}{\Delta t}=-\frac{1}{n}\frac{C_{M}}{\Delta t}$

Trong đó: $\Delta C=C_{2}-C_{1};\Delta t=t_{2}-t_{1}$; lần lượt là biến thiên của nồng độ và thời gian tương ứng. C₁, C₂ là nồng độ của một chất tại thời điểm t₁, t_2.

(6) Sau thời gian phản ứng, nồng độ chất tham gia giảm => C_sau < C_trước   => ∆C < 0

Trong khi đó: ∆t = t_sau - t_trước  => ∆t > 0

=> Phải thêm dấu trừ trong biểu thức (3) đối với chất tham gia phản ứng để tốc độ phản ứng có giá trị dương.

(7) Sắp xếp: Tốc độ phản ứng theo chiều tăng dần: (2) < (1) < (3).

(8) Theo O$_{2}$: Nồng độ ban đầu của O$_{2}$ (C₁) là 0, nồng độ sau 100s (C₂) là 0,0016M.

Δt = 100 s – 0 s = 100 s. Vậy tốc độ trung bình của phản ứng trong 100 s đầu tiên là:

$\bar{V}$ = 1,6.10$^{-5}$ (m/s)

(9) Nồng độ biến thiên chất không đồng đều sau mỗi khoảng đơn vị thời gian

=> Ta không thể tính được nồng độ các chất sau 50 giây

=> Không tính được tốc độ trung bình của phản ứng sau 50 giây

II. ĐỊNH LUẬT TÁC DỤNG KHỐI LƯỢNG

Ống 2 ta thấy có sủi bọt khí sớm hơn:

Ta biết để phản ứng xảy ra cần phải có sự va chạm giữa HCl và CaCO$_{3}$. Ở ống nghiệm 2, nồng độ HCl lớn hơn nên số va chạm sẽ lớn hơn kéo theo tốc độ phản ứng tăng lên.

Định luật tác dụng khối lượng: Tốc độ phản ứng tỉ lệ thuận với tích nồng độ của các chất tham gia với số mũ thích hợp.

Với phản ứng đơn giản aA + bB  → sản phẩm

$v=kC^{a}_{A}C^{b}_{B}$

trong đó C_a,C_b lần lượt là nồng độ của các chất tham gia; k là hằng số tốc dộ phản ứng; v là tốc độ của phản ứng.

Xét ví dụ: Phản ứng giữa H₂ và I₂ là phản ứng đơn giản:

H₂ + I₂  →   2HI

$v=kC^{1}_{H_{2}}C^{1}_{I_{2}}$

Ở nhiệt độ không đổi tốc độ phản ứng tỉ lệ với nồng độ của H₂ và I₂.

III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG VÀ HỆ SỐ NHIỆT ĐỘ VAN’T HOFF

1. Ảnh hưởng của nồng độ

• Khi tăng nồng độ của các chất ban đầu trong một đơn vị thể tích ta thấy tốc độ phản ứng tăng nhanh hơn. Vì các phân tử sẽ nhiều hơn dẫn đến số lượng va chạm giữa chúng tăng lên. Kéo theo tốc độ tăng nên khi nồng độ các chất tăng.
• Ở nơi đông người trong một không gian kín ta cảm thấy khó thở vì càng đông người càng lấy nhiều lượng Oxygen trong không khí hơn.

2. Ảnh hưởng của áp suất

• Ta thấy ninh bằng nồi áp suất sẽ nhanh hơn.
• Áp suất của các chất càng tăng tốc dộ phản ứng càng tăng. Với các chất khí, nồng độ tỉ lệ với áp suất. Do vậy khi tăng áp suất đồng nghĩa với việc tăng nồng độ từ đó làm tăng áp suất của phản ứng.

3. Ảnh hưởng của diện tích tiếp xúc

• Ống nghiệm có mẫu B sẽ xuất hiện khí trước. Chứng tỏ diện tích tiếp xúc có ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng do khi nghiền nhỏ làm tăng diện tích tiếp xúc.

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O

4. Ảnh hưởng của nhiệt độ

• Ống nghiệm được đun bằng đèn cồn có sủi bọt trước.

Fe + 2HCl → FeCl₂+ H₂

• Nhiệt độ ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng: tăng nhiệt độ làm tốc độ phản ứng tăng nhanh.
• Biểu thức liên hệ: $\frac{v_{2}}{v_{1}}=\gamma ^{\frac{\gamma _{2}-\gamma _{1}}{10}}$

Trong đó v₁, v₂ là tốc độ phản ứng ở nhiệt độ T₁, T₂

5. Ảnh hưởng của chất xúc tác

• Dung dịch H₂O₂ 3% ở điều kiện thường phân hủy chậm theo phương trình: H₂O₂ → O₂+ H₂O
• Tốc dộ phản ứng sẽ xảy ra nhanh hơn khi có MnO₂. Khi kết thúc thí nghiệm lượng MnO₂ không bị biến đổi.
• Chất xúc tác là chất làm tăng tốc độ phản ứng mà sau phản ứng nó không bị thay đổi cả về lượng và chất.
• Như vậy khi tăng nồng độ, nhiệt độ, áp suất và diện tích tiếp xúc cũng như sử dụng thêm chất xúc tác thì tốc độ phản ứng sẽ tăng lên.