Máy tính tốc độ phản ứng v = k[A]^a[B]^b online (van’t Hoff)
Máy tính tốc độ phản ứng hoá học online theo 3 chế độ: v = k[A]ᵃ[B]ᵇ (tốc độ tức thời), chu kỳ bán huỷ phản ứng bậc 1 t₁/₂ = ln2/k, ảnh hưởng nhiệt độ van't Hoff γ^((T₂−T₁)/10). Áp dụng cho hoá lý, dược học, phản ứng phóng xạ.
Công thức & ví dụ
1. Phương trình tốc độ:
v = k · [A]^a · [B]^b
- k: hằng số tốc độ (phụ thuộc T, xúc tác)
- a, b: bậc phản ứng với từng chất (xác định thực nghiệm)
- a + b: bậc phản ứng tổng
2. Chu kỳ bán huỷ (chỉ phản ứng bậc 1):
t₁/₂ = ln 2 / k ≈ 0.693 / k
Áp dụng cho phân rã phóng xạ, phản ứng phân huỷ thuốc, ester hoá pseudo bậc 1.
3. Quy luật Van’t Hoff (ảnh hưởng nhiệt độ):</p
v₂ / v₁ = γ^((T₂ − T₁)/10)
γ (hệ số nhiệt độ): thường 2-4 cho phản ứng hoá học thông thường.
Phương trình Arrhenius (chính xác hơn):
k = A · e^(−Ea / RT)
Ea: năng lượng hoạt hoá (kJ/mol). Tăng T làm e^(−Ea/RT) tăng nhanh → k tăng → v tăng.
Ví dụ 1: Phản ứng bậc 2 v = k[A]², k = 0.1 L/(mol·s), [A] = 2 mol/L.
v = 0.1 × 2² = 0.4 mol/(L·s)
Ví dụ 2 — Bán huỷ ¹⁴C: k = 1.21×10⁻⁴/năm.
t₁/₂ = 0.693 / 1.21×10⁻⁴ ≈ 5730 năm → định tuổi cổ vật bằng C-14.
Ví dụ 3 — Van’t Hoff: tăng 30°C, γ = 2 thì v tăng bao nhiêu?
v₂/v₁ = 2³ = 8 → v tăng 8 lần.
Hướng dẫn sử dụng
- Chế độ 1 — Tính v: nhập hằng số tốc độ k, nồng độ [A], [B], bậc phản ứng a, b → tính v.
- Chế độ 2 — Chu kỳ bán huỷ: nhập k → t₁/₂ = ln2/k (chỉ áp dụng phản ứng bậc 1).
- Chế độ 3 — Van’t Hoff: nhập v₁ ở T₁, T₂, hệ số nhiệt độ γ → tính v₂.
- Nhấn “Tính”. Kết quả + giải thích ngắn về quy luật.
Lưu ý: Bậc phản ứng KHÔNG nhất thiết bằng hệ số trong phương trình — phải xác định bằng thực nghiệm. Vd 2NO + O2 → 2NO2 có bậc 3 (bậc 2 với NO, bậc 1 với O2), không phải bậc 3 đơn giản từ hệ số.
Câu hỏi thường gặp
Tốc độ phản ứng và hằng số tốc độ k khác gì?
v là tốc độ TỨC THỜI (mol/L/s) — thay đổi theo nồng độ. k là HẰNG SỐ chỉ phụ thuộc bản chất phản ứng + T + xúc tác — KHÔNG phụ thuộc nồng độ. Khi phản ứng tiến triển, [A] giảm → v giảm, nhưng k không đổi (nếu T cố định).
Tăng nhiệt độ 10°C làm v tăng mấy lần?
Theo Van't Hoff: 2-4 lần (γ=2-4 với hầu hết phản ứng hoá học). Phản ứng có năng lượng hoạt hoá cao (Ea lớn) thì γ lớn — vd phản ứng cracking, nung. Phản ứng dễ dàng (Ea thấp) γ nhỏ. Trung bình rule of thumb: γ=2 cho 10°C.
Tại sao chu kỳ bán huỷ chỉ áp dụng bậc 1?
Vì với phản ứng bậc 1, t₁/₂ không phụ thuộc nồng độ ban đầu — luôn cố định = ln2/k. Với phản ứng bậc khác, t₁/₂ thay đổi theo [A]₀. Bậc 0: t₁/₂ = [A]₀/(2k). Bậc 2: t₁/₂ = 1/(k[A]₀). Vì vậy "chu kỳ bán huỷ" thường ngầm hiểu bậc 1.
Tại sao xúc tác làm tăng tốc độ?
Xúc tác cung cấp con đường phản ứng KHÁC có năng lượng hoạt hoá Ea NHỎ HƠN. Theo Arrhenius: k = A·e^(−Ea/RT) → Ea giảm → k tăng exponential → v tăng. Xúc tác KHÔNG bị tiêu thụ — có thể dùng lượng nhỏ cho phản ứng lớn (vd Pt trong cracking dầu).
