CHƯƠNG I: PHẢN ỨNG XÚC TÁC ĐỒNG THỂ
I. Khái niệm
• Xúc tác đồng thể là chất xúc tác cùng pha với các chất tham gia phản ứng
• Phản ứng xúc tác đồng thể chỉ xảy ra trong pha khí và pha lỏng; không có xúc tác đồng thể
trong pha rắn.
Ví dụ:
1)
Pha khí: phản ứng oxy hóa SO
2
bằng xúc tác NO tạo thành SO
2
để sản xuất axit sulfuric
công nghiệp
Phản ứng xảy ra qua các giai đoạn sau:
SO
2
+ O
2
SO
3
→ H
2
SO
4
NO
2 SO
2
+ 2 NO


Phản ứng xảy ra qua 3 giai đoạn như sau:
Trong đó: IO
-
và I
2
là các hợp chất trung gian
2 S
2
O
3
2-
+ H
2
O
2
+ 2 H
+
S
4
O
6
2-
+ 2 H
2
O
I

6
2-
+ 2 I
-

I
-

+ IO
-
+ 2 H
+
→ I
2
+ H
2
O
H
2
O
2
+ I
-

→ IO
-
+ H
2
O
• Phản ứng xúc tác đồng thể tự xúc tác : thông thường là các phản ứng xảy ra trong môi

nhưng ở đây môi chất đầu là axit nên nó đồng
thời đóng vai trò là chất xúc tác.
C
6
H
5
COOH + C
2
H
5
OH C
6
H
5
COOC
2
H
5
+ H
2
O
H
+
II. Thuyết xúc tác đồng thể của Spitalski - Kodozeb
Năm 1926, Spitalski đã đưa ra thuyết xúc tác đồng thể như sau:
1) Tồn tại giai đoạn tạo thành HCTG giữa chất xúc tác và chất phản ứng
Ví dụ: Phản ứng oxy hóa H
3
PO
3

2
O H
3
PO
4
+ K
2
SO
4
+ H
2
SO
4
HI
K
2
S
2
O
8
+ 2 HI I
2
+ K
2
SO
4
+ H
2
SO
4

O
2 5
Xúc tác HCTG
Hợp chất hoạt động Hợp chất ít hoạt động
MoO
8
2-
MoO
6
2-
MoO
5
2-
MoO
4
2-

↓ hoạt động trung bình
WO
4
2-
WO
8
2-
WO
5
2-

(2): phản ứng có xúc tác
∆E
I
: năng lượng hoạt hóa cho phản ứng không
xúc tác
∆E
II
: năng lượng hoạt hóa cho phản ứng xúc tác
∆E
II
= ∆E
1
(nếu ∆E
1
> ∆E
2
)
∆E
2
(nếu ∆E
2
> ∆E
1
)
2
6) Phản ứng xúc tác đồng thể khi có mặt của xúc tác sẽ làm giảm năng lượng hoạt hóa của
phản ứng nên làm tăng giá trị hằng số vận tốc k và dẫn đến làm tăng vận tốc phản ứng ở
cùng điều kiện (so với khi không có mặt xúc tác)
Phản ứng:


Nếu z
1
≈ z
2
ta có: k
xt
k
kxt
= e
∆E/RT
với ∆E = ∆E
I
- ∆E
II

6
Năng lượng hoạt hóa của phản ứng có xúc tác giảm so với phản ứng không xúc tác
khoảng 10000 cal/ mol hoặc có thể lớn hơn.
Nếu phản ứng xảy ra ở 300K thì khi thay gía trị bằng số ta được:

Tức là phản ứng xúc tác xảy ra nhanh hơn phản ứng không xúc tác hàng trăm triệu lần.
e
∆E/RT
= e
10 000/ 1,987. 300
≈ 2,0. 10
8

z
: nồng độ của HCTG được tính thông qua hằng số cân bằng của phản ứng tạo
thành HCTG là K

C
Z
C
A
n
. C
X cân bằng
C
Z
C
A
n
. (C
X o
- C
Z
)

=
K =
(2)

(C
X o
: nồng độ ban đầu của chất xúc tác )
Từ (2):

K. C
A
n
.

C
Xo
K. C
A
n
+ 1
v
c
= k
3

Xét 2 trường hợp:
*1. K rất lớn: tức là phản ứng mau đạt tới cân bằng
Khi đó: K. C
A
n
>> 1 ⇒ K. C
A
n
+ 1 ≈ K. C
A
n7

n
<< 1 ⇒ K. C
A
n
+ 1 ≈ 1
v
c
= f(C
A
,

C
Xo
)
v
c
= k
3
. K. C
A
n
.

C
Xo
⇒
⇒
Nhận xét: tốc độ phản ứng chung không những phụ thuộc nồng độ chất phản ứng mà còn
phụ thuộc nồng độ của xúc tác trong trường hợp phản ứng xảy ra theo chiều hình thành ít
HCTG.

K. C
A
n
. C
H+
. C
Xo
- K. C
A
n
. C
H+
. C
Z
= C
Z

C
Z
C
A
n
. C
X
. C
H+
C
Z
C
A

n
. C
H+
.

C
Xo
K. C
A
n
. C
H+
+ 1
v
c
= k
3
*1. K rất lớn: tức là phản ứng mau đạt tới cân bằng
Khi đó: K. C
A
n
. C
H+
>> 1 ⇒ K. C
A
n
. C
H+
+ 1 ≈ K. C
A

n
. C
H+
v
c
= f(C
Xo
)
*2. K rất nhỏ: tức là phản ứng lâu đạt tới cân bằng
Khi đó: K. C
A
n
. C
H+
<< 1 ⇒ K. C
A
n
. C
H+
+ 1 ≈ 1
v
c
= k
3
. K. C
A
n
. C
H+
. C

a về axit - bazơ.
1/ Định nghĩa cổ điển
Axit là chất có khả năng phân ly cho proton và khi kết hợp với bazơ tạo ra muối và nước.
Số proton có khả năng phản ứng xác định số chức axit.
Bazơ là chất có khả năng phân ly cho hydroxyl và khi kết hợp với axit tạo ra muối và
nước. Số ion OH
-
có khả năng phản ứng xác định số chức bazơ.

9
Định nghĩa trên đây rất hạn chế, nó chỉ giải thích một số trường hợp axit hoặc bazơ điện
phân mạnh.
2/ Định nghĩa Bronsted - Loiry
Axit là chất có khả năng cho proton H
+
và bazơ là chất có khả năng nhận proton đó.
Ví dụ:
Axit Bazơ
H
3
O
+
H
2
O
H
2
O OH
-
CH

Ví dụ như H
2
O: đối với H
3
O
+
thì nó là bazơ nhưng đối với OH
-
thì nó là axit
Như vậy trong quá trình vận chuyển proton bao giờ cũng tồn tại axit và bazơ, chúng liên
hệ với nhau thành những hệ nhất định và gọi là cặp axit - bazơ Bronsted - Loiry.
3/ Định nghĩa Lewis
Bazơ là chất có cặp điện tử tự do có khả năng chuyển vào vòng điện tử của chất khác để
tạo thành một mối nối liên kết. Còn axit là chất có khả năng nhận cặp điện tử đó vào vỏ điện tử
của mình.
Khái niệm axit - bazơ tổng quát của Lewis đã giải thích những quá trình thực tế không
tồn tại proton hoặ
c hydroxyl song cơ chế phản ứng thuộc loại axit - bazơ.

Ví dụ:
Ở đây cặp điện tử tự do của Nitơ được đem ra góp chung với BF
3
tạo thành liên kết cho
nhận điện tử, Cơ chế phản ứng như sau:
H
3
N + BF
3
F
3