Tài liệu động hóa học

ĐỘNG HÓA HỌC MỞ ĐẦU Xét phản ứng hóa học sau: A+B→C+D + Hóa Vô cơ: xem xét sự hình thành chất C và D là gì, 2 chất A và B có phản ứng với nhau hay không?, liên kết hình thành là gì? Hóa Hữu cơ: xem xét cơ chế của phản ứng này, các đồng phân của C và D có thể có xảy ra. Hóa Lý: xem xét 2 vấn đề: Nhiệt động và động học MỞ ĐẦU Nhiệt động: Nghiên cứu nhiệt của phản ứng này (tức là năng lượng hấp thu hay sinh ra). Chiều hướng của phản ứng. Phản ứng có khả năng xảy ra không? Động học: Nghiên cứu tốc độ phản ứng và các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng. ỨNG DỤNG ĐỘNG HOÁ HỌC TỔNG HỢP HOÁ DƯỢC CHIỀU HƯỚNG PƯ HIỆU SUẤT THỜI GIAN KINH TẾ DƯỢC LÂM SÀNG DƯỢC ĐỘNG HỌC TẦN SUẤT LIỀU DÙNG CÔNG NGHỆ BÀO CHẾ DỰ ĐOÁN TUỔI THỌ, ỔN ĐỊNH HOẠT CHẤT, DẠNG BÀO CHẾ CHIẾT XUẤT DƯỢC LIỆU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG , ỔN ĐỊNH HỢP CHẤT, XỬ LÍ CHIẾT XUẤT ĐỘNG HỌC PHẢN ỨNG HÓA HỌC MỤC TIÊU Trình bày và giải thích được đại lượng tốc độ phản ứng và bậc phản ứng. Trình bày được biểu thức toán học của các phương trình động học phản ứng bậc 0,1,2… Trình bày đại lượng và biểu thức của các hằng số tốc độ phản ứng bậc 0,1,2 và đại lượng T1/2 của chúng. Trình bày được các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng. Áp dụng động học phản ứng tính toán tuổi thọ của thuốc.. Một số khái niệm Tốc độ phản ứng: Tốc độ: là sự biểu thị tính nhanh hay chậm của một hoạt động* Tốc độ phản ứng: sự thay đổi nồng độ của chất tham gia phản ứng hay sản phẩm trong một đơn vị thời gian A B (sản phẩm) d[A] d[B] v=− hay v = + dt dt *http://vi.wikipedia.org/wiki/tốc_độ Một số khái niệm Bậc của phản ứng hóa học Bậc của phản ứng là đại lượng cho biết mức độ ảnh hưởng của nồng độ đối với tốc độ của phản ứng hóa học. Nói 1 cách đơn giản: bậc phản ứng là tổng số các hệ số lũy thừa của nồng độ trong phương trình biểu diễn sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nồng độ của các chất phản ứng. Khác biệt giữa hệ số tỷ lượng của phản ứng và bậc phản ứng Hệ số tỷ lượng (phân tử số) 1 thông số từ các giai đoạn của một phản ứng (số phân tử tham gia). Giá trị dương Phản ứng đơn phân tử, lưỡng phân tử và tam phân tử. Bậc phản ứng là một đại lượng thực nghiệm Giá trị dương, âm, bằng không, lẻ Bậc 3 cao nhất Một số khái niệm Ví dụ: Xét phản ứng phân hủy của H2O2 2H2O2 → 2H2O + O2 Nếu xét theo hệ số tỷ lượng: Bậc của phản ứng phân hủy này là bậc 2 đối với chất phản ứng H2O2. Bậc của phản ứng là bậc 3 đối với sản phẩm. Một số khái niệm Xét phản ứng phân hủy của H2O2 2H2O2 → 2H2O + O2 Dựa vào cơ chế phản ứng xem phản ứng trên xảy ra 2 giai đoạn Gđ1: H2O2 → H2O + O-.(chậm). Gđ2: O- + H2O2 → H2O + O2 (nhanh). ⇒ Bậc của phản ứng là bậc 1 theo giai đoạn chậm (Gđ1) Một số khái niệm Vậy: trong một số trường hợp phản ứng đơn giản (1 giai đoạn, đơn phân tử) bậc phản ứng cũng chính là hệ số tỷ lượng. Bậc phản ứng có thể thay đổi tuỳ theo điều kiện phản ứng còn phân tử số thì không thay đổi Một số khái niệm Phương trình động học của phản ứng Phương trình động học của phản ứng là phương trình biểu diễn sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nồng độ của các chất phản ứng. Phương trình theo khái niệm. Phương trình định luật tác dụng khối lượng Một số khái niệm A Tốc độ phản ứng B (sản phẩm) d[A] v=− = k[ A ] dt Khi [A] = 1 thì V = K Hằng số tốc độ của phản ứng là tốc độ riêng của phản ứng. Hằng số tốc độ k: Về ý nghĩa vật lý hằng số tốc độ k của phản ứng hóa học là tốc độ của phản ứng hóa học khi nồng độ các chất tham gia phản ứng bằng 1 đơn vị (1 mol/l) Một số khái niệm K có thứ nguyên và thứ nguyên của K phụ thuộc bậc của phản ứng. Giả sử: A +B → C +D Thứ nguyên của hằng số tốc độ k Phản ứng đồng thể bậc n có phương trình động học: d[ A ] − = k[A ]n [B]n dt 1 2 d[A] 1 ⇒k=− . n n [A] [B] dt 1 2 Với bậc phản ứng là n = n1 + n2 + ... Vì d[A] < 0 nên -d[A] > 0. hằng số tốc độ k có thứ nguyên: k = (nồng độ)1 – n x (thời gian) –1 = (nồng độ) –(n – 1)x (thời gian)–1 Thời gian tính bằng giây, phút, giờ …. Nồng độ tính bằng mol/l , g/l, ppm, %... Một số khái niệm K có thứ nguyên và thứ nguyên của K phụ thuộc bậc của phản ứng. Ví dụ: Phản ứng bậc 0, thứ nguyên của k là: thời gian –1x nồng độ Phản ứng bậc 1, thứ nguyên của k là thời gian – 1 Phản ứng bậc 2, thứ nguyên của k là thời gian – 1x nồng độ – 1. Một số khái niệm Thời gian bán hủy Là thời gian mà nồng độ chất phản ứng giảm đi một nửa. Trong ngành dược: Thời gian bán hủy: T1/2 là thời gian để hàm lượng thuốc giảm đi còn một nửa. Thời gian bán thải Một số khái niệm Hạn dùng của thuốc (quy ước) Là thời gian để hàm lượng thuốc còn lại 90% so với ban đầu. Phân biệt động hóa học Ðộng hóa học hình thức chủ yếu thiết lập các phương trình liên hệ giữa nồng độ chất phản ứng với hằng số tốc độ và thời gian phản ứng, Động hóa học lý thuyết dựa trên cơ sở cơ học lượng tử, vật lý thống kê, thuyết động học chất khí tính được giá trị tuyệt đối của hằng số tốc độ phản ứng. Một số khái niệm Phản ứng bậc giả Phương pháp học Biết cách thiết lập phương trình động học: Viết phương trình động học hợp thức gồm: tốc độ phản ứng theo định nghĩa và định luật tác dụng khối lượng. Giải phương trình vi phân cấp 1 đơn giản. Trình bày phương trình động học liên hệ giữa nồng độ chất tham gia phản ứng và thời gian. Tính toán các đặc trưng của từng bậc phản ứng gồm: hằng số tốc độ k và T½