Giáo trình kỹ thuật xúc tác tái bản lần 1 - Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội - Nguyễn Thế Hữu

Giáo trình kỹ thuật xúc tác cung cấp lý thuyết xúc tác đồng thể, dị thể và các phương pháp thực nghiệm nghiên cứu phản ứng xúc tác ngành công nghệ hóa học.

• Tác giả: Nguyễn Thế Hữu
• Trường học: Đại học Công nghiệp Hà Nội
• Chuyên ngành: Công nghệ Hoá học
• Đề tài: Kỹ thuật xúc tác
• Loại tài liệu: Giáo trình

Tóm tắt

I. Tổng quan giáo trình kỹ thuật xúc tác tái bản lần 1

Giáo trình kỹ thuật xúc tác tái bản lần 1 là ấn phẩm học thuật trọng tâm của Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội. Sách do Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam phát hành dưới sự chủ biên của tác giả Nguyễn Thế Hữu cùng các cộng sự. Tài liệu này đóng vai trò quan trọng trong chương trình đào tạo kỹ sư công nghệ kỹ thuật hóa học. Bản tái bản lần thứ nhất bổ sung nhiều tri thức thực nghiệm mới. Nội dung sách chuẩn hóa hệ thống kiến thức từ các định luật cơ bản đến các ứng dụng công nghiệp phức tạp. Kết cấu cuốn sách gồm bốn chương logic. Chương một trình bày lý thuyết cơ sở và các phân loại phản ứng. Chương hai tập trung vào hệ xúc tác đồng thể kèm cơ chế phân tử. Chương ba phân tích xúc tác dị thể với bề mặt tương tác đa dạng. Chương bốn giới thiệu các công cụ thực nghiệm đánh giá vật liệu xúc tác. Giáo trình đáp ứng yêu cầu nghiên cứu của sinh viên, học viên cao học và chuyên gia trong ngành hóa chất.

1.1. Mục tiêu đào tạo và đối tượng sử dụng giáo trình

Giáo trình được biên soạn nhằm phục vụ công tác giảng dạy cho sinh viên ngành Công nghệ Hóa học tại Đại học Công nghiệp Hà Nội. Tài liệu cung cấp kiến thức nền tảng về cơ chế phản ứng và động học xúc tác. Người đọc tiếp cận lý thuyết một cách có hệ thống thông qua các ví dụ minh họa cụ thể. Sách giúp người học hiểu rõ cách thức hoạt động của các chất kích hoạt trong tổng hợp hóa học. Ngoài đối tượng sinh viên đại học, tài liệu còn là nguồn tham khảo đắc lực cho học viên cao học, nghiên cứu sinh và cán bộ kỹ thuật. Cuốn sách hỗ trợ nâng cao năng lực phân tích quá trình phản ứng trong các nhà máy hóa chất.

1.2. Bố cục nội dung và giá trị học thuật của tài liệu

Bố cục tài liệu gồm bốn chương được sắp xếp chặt chẽ theo lộ trình sư phạm chuẩn. Chương 1 làm rõ bản chất tác dụng và xu thế tương lai của ngành xúc tác. Chương 2 phân tích sâu về hệ xúc tác đồng thể, bao gồm enzym, phức chất và xúc tác axit - bazơ. Chương 3 mở rộng sang lĩnh vực xúc tác dị thể với cơ chế truyền khối và động học bề mặt. Chương 4 trang bị các phương pháp phân tích thực nghiệm then chốt như XRD, TEM, SEM và phân tích nhiệt. Giá trị cốt lõi của tác phẩm nằm ở sự liên kết mật thiết giữa lý thuyết kinh điển và kỹ thuật phân tích hiện đại. Sách tạo nền móng vững chắc cho việc thiết kế các công nghệ xúc tác mới.

II. Phân tích khó khăn trong giáo trình kỹ thuật xúc tác

Nghiên cứu kỹ thuật xúc tác đòi hỏi sự am hiểu sâu sắc về nhiệt động học và động học hóa học. Các hiện tượng phản ứng diễn ra với tốc độ rất nhanh trên các tâm hoạt động vi mô. Trong hệ xúc tác đồng thể, sự hình thành phức ion hoặc phức phân tử trung gian biến đổi liên tục. Cơ chế chuyển dịch liên kết hóa học rất khó quan sát trực tiếp nếu thiếu công cụ đo đạc chuẩn xác. Đối với hệ xúc tác dị thể, vấn đề trở nên phức tạp hơn do sự xuất hiện của các quá trình truyền khối. Phản ứng trên bề mặt chất rắn bao gồm nhiều giai đoạn liên tiếp từ khuếch tán ngoài, khuếch tán trong mao quản đến hấp phụ hóa học. Khi phản ứng xảy ra ngoài vùng động học, hiệu quả chuyển hóa giảm sút đáng kể. Bên cạnh đó, việc tổng hợp vật liệu xúc tác nhiều cấu tử thường gặp hiện tượng suy giảm hoạt tính do ngộ độc hoặc biến tính nhiệt. Giáo trình phân tích tường tận những thách thức này nhằm định hướng sinh viên nhận diện đúng bản chất giới hạn của phản ứng.

2.1. Trở ngại về cơ chế và động học phản ứng phức tạp

Cơ chế xúc tác thường diễn ra qua nhiều bước chuyển tiếp với năng lượng hoạt hóa biến thiên liên tục. Phản ứng xúc tác axit - bazơ đồng thể minh chứng rõ sự cạnh tranh giữa các phức ion và phức phân tử. Trong hệ dị thể, động học phản ứng phụ thuộc mạnh vào bảy bước vận chuyển chất và tương tác bề mặt. Hiện tượng chuyển dịch từ vùng động học sang vùng khuếch tán làm sai lệch tốc độ phản ứng đo đạc. Các nhà nghiên cứu gặp nhiều khó khăn khi giải mã chính xác bậc phản ứng thực tế. Sự thiếu hụt dữ liệu động học chuẩn xác dẫn đến việc tính toán sai lệch quy mô thiết bị phản ứng trong công nghiệp.

2.2. Vấn đề kiểm soát độ bền và tính chọn lọc của chất xúc tác

Độ bền nhiệt và độ chọn lọc là hai thách thức sống còn của vật liệu xúc tác công nghiệp. Khi làm việc ở nhiệt độ cao, hạt xúc tác dễ bị thiêu kết và làm suy giảm diện tích bề mặt riêng. Quá trình bám muội cacbon hoặc hấp phụ các tạp chất độc hại gây vô hiệu hóa các tâm hoạt tính. Ngoài ra, việc duy trì mật độ các nhóm axit trên bề mặt xúc tác nhiều cấu tử đòi hỏi quy trình khắt khe. Nếu phương pháp chuẩn bị xúc tác không đồng nhất, sản phẩm phụ sẽ tăng cao ngoài mong muốn. Những tồn tại này trực tiếp làm giảm hiệu suất kinh tế và tăng chi phí vận hành xử lý sản phẩm.

III. Giải pháp nghiên cứu giáo trình kỹ thuật xúc tác tái bản 1

Giáo trình kỹ thuật xúc tác tái bản lần 1 cung cấp các phương pháp luận toàn diện để giải quyết các nút thắt kỹ thuật. Về mặt tổng hợp, tài liệu hướng dẫn kỹ thuật phối trộn và kết tủa nhằm tạo cấu trúc xốp tối ưu. Việc kiểm soát diện tích bề mặt riêng và độ bền cơ nhiệt giúp kéo dài tuổi thọ của hạt xúc tác. Giáo trình chỉ rõ cách thức đưa các tâm axit mong muốn lên chất mang như nhôm silicat hoặc spinel. Về mặt phân tích, cuốn sách giới thiệu hệ thống thí nghiệm động học hiện đại. Các phương pháp tĩnh, phương pháp dòng và phương pháp không có građien nồng độ được mô tả chi tiết. Thiết lập buồng phản ứng không građien giúp loại bỏ hoàn toàn các sai số do truyền khối. Nhờ đó, người nghiên cứu thu thập được thông số động học chân thực trong vùng động học thuần túy. Ngoài ra, việc kết hợp các kỹ thuật phân tích hóa lý giúp xác định chính xác hình thái tinh thể và trạng thái bề mặt vật liệu.

3.1. Phương pháp thực nghiệm nghiên cứu động học và hấp phụ

Nghiên cứu động học đòi hỏi sự lựa chọn chính xác giữa phương pháp dòng và phương pháp tĩnh. Kỹ thuật phản ứng không građien cho phép duy trì nồng độ đồng đều trong toàn bộ thể tích tiếp xúc. Phương pháp sắc ký khí vi lượng xúc tác hỗ trợ khảo sát nhanh các biến thiên nồng độ tức thời. Bên cạnh đó, việc đo đạc hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học giữ vai trò cốt lõi. Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir và lý thuyết hấp phụ thực cung cấp dữ liệu định lượng về độ che phủ bề mặt. Những công cụ này cho phép tính toán chính xác năng lượng hoạt hóa và hằng số tốc độ của các giai đoạn phản ứng cơ bản.

3.2. Ứng dụng kỹ thuật phân tích hiện đại XRD TEM và SEM

Đặc trưng vật liệu xúc tác đòi hỏi sự kết hợp đồng bộ của các thiết bị phân tích hiện đại. Phương pháp phổ nhiễu xạ Rơnghen xác định cấu trúc mạng tinh thể và nhận diện các pha khoáng xúc tác. Phân tích nhiệt quét vi sai và nhiệt trọng lượng đánh giá giới hạn bền nhiệt cùng sự phân hủy các tiền chất. Kính hiển vi điện tử truyền qua cho phép quan sát trực tiếp kích thước hạt nano và độ phân tán tâm hoạt tính. Trong khi đó, kính hiển vi điện tử quét cung cấp hình ảnh chân thực về độ gồ ghề và cấu trúc lỗ xốp bề mặt. Dữ liệu từ các phương pháp này là cơ sở khoa học để tối ưu hóa quy trình chế tạo xúc tác chất lượng cao.

IV. Kết luận và giá trị thực tiễn giáo trình kỹ thuật xúc tác

Giáo trình kỹ thuật xúc tác tái bản lần 1 khẳng định vị thế tài liệu tham khảo cốt lõi cho kỹ sư công nghệ hóa học. Toàn bộ nội dung sách đã kết nối thành công lý thuyết hàn lâm với các giải pháp sản xuất thực tế. Trong công nghiệp lọc hóa dầu, các nguyên lý về xúc tác cracking và reforming giúp tối ưu hóa sản lượng nhiên liệu sạch. Trong lĩnh vực xử lý môi trường, xúc tác oxy hóa hoàn toàn giúp triệt tiêu khí thải độc hại và các chất hữu cơ khó phân hủy. Ngành hóa chất tinh khiết cũng tận dụng các phức kim loại chuyển tiếp để nâng cao tính chọn lọc lập thể. Sự hoàn thiện của tài liệu góp phần đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao cho các viện nghiên cứu và nhà máy công nghiệp. Cuốn sách định hình phương pháp luận khoa học, thúc đẩy các xu hướng xúc tác xanh và phát triển bền vững. Nắm vững kiến thức từ giáo trình là bước chuẩn bị vững chắc cho mọi kỹ sư hóa chất trên con đường nghiên cứu chuyên sâu.

4.1. Ứng dụng trong công nghiệp hóa dầu và xử lý môi trường

Kiến thức xúc tác dị thể giữ vai trò trung tâm trong vận hành các nhà máy lọc dầu hiện đại. Các quá trình đồng phân hóa, alkyl hóa và hydrocracking đều phụ thuộc vào hoạt tính của xúc tác rắn mang tính axit. Trong công nghệ môi trường, vật liệu xúc tác spinel và oxit kim loại hỗn hợp giúp phân hủy các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi. Quá trình khử xúc tác chọn lọc chuyển hóa khí NOx độc hại thành khí nitơ an toàn trước khi thải ra khí quyển. Việc nắm vững các nguyên lý điều chế và động học giúp kỹ sư tối ưu hóa tuổi thọ xúc tác, giảm thiểu chi phí thay thế trong vận hành thực tế.

4.2. Định hướng phát triển xúc tác xanh và tổng hợp bền vững

Ngành công nghiệp hóa chất toàn cầu đang chuyển dịch mạnh mẽ theo định hướng hóa học xanh. Giáo trình cung cấp cơ sở lý luận quan trọng để phát triển các thế hệ xúc tác thân thiện với môi trường. Xúc tác enzym và xúc tác sinh học mở ra tiềm năng sản xuất hóa chất tinh khiết trong điều kiện nhiệt độ phòng. Việc thay thế các axit lỏng độc hại bằng xúc tác dị thể rắn giúp loại bỏ nguy cơ ăn mòn thiết bị và ô nhiễm nguồn nước. Ngoài ra, việc nghiên cứu cơ chế phản ứng ở mức độ phân tử giúp tối đa hóa độ chọn lọc, giảm thiểu lượng phế thải phát sinh. Đây là tiền đề cho nền sản xuất tuần hoàn bền vững trong tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 LÝ THUYẾT VÈ TÁC DỤNG CỦA x ú c TÁC MỤC TIÊU Sau khi đọc xong chương này, sinh viên nắm được: > Khái niệm xúc tác, các loại xúc tác và các phản ứng xúc tác. > Đặc điểm của hiện tượng xúc tác. > Bản chất tác dụng của chất xúc tác. > Xu thế phát triền của ngành xúc tác trong tương lai.

KHÁI NIỆM VÈ XÚC TÁC Từ rất lâu, ngành hóa học đã quan tâm nghiên cứu đến hiện tượng làm thay đổi tốc độ phản ứng khi có mặt một lượng rất nhỏ của một chất nào đó. Có lẽ hiện tượng này xuất phát từ những điều hết sức tình cờ. Vào khoáng đầu thế kỳ XVIII, nhà bác học Nga - M.llinski đã nghiên cứu điều chế axit suní\ưic thơm (là sản phẩm trung gian tổng hợp phẩm nhuộm) từ hợp chất hữu cơ antraquinon (C 6 H4 (CO)2C 6 H4 ). Theo công thức của ông, antraquũion khi được đun nóng ờ 100“c với axit suníuric (H 2 SO4 ) sẽ tạo thành axit suníìiric thơm có cấu tạo xác định.

Òng tiến hành nhiều thí nghiệm nhưng vẫn không thành công. Một hôm, ông đang tiến hành thí nghiệm thì nhiệt kế bị vỡ, một giọt thủy ngân rơi vào binh cầu. Và chẳng khác gì phép lạ, trong bình cầu tạo thành chất axit suníuric thơm. Điều này có nghĩa rằng giọt thủy ngàn đã hướng quá trình đi theo chiều mong muốn.

Như vậy, một lượng nhỏ tạp chất (Hg) có tác động rõ rệt đến phản ứng, có nghĩa là thuỳ ngân đà xúc tác cho phản ứng. Cũng đầu thế kỷ XVIII, nhà bác học Anh - Devy đà thực hiện một thí nghiệm làm các nhà bác học nhiều nước phải chú ý. Òng thổi hồn hợp CH4 với không khí vào một dây Pt nung nóng, thi thấy dây Pt bị nóng đò lên trong hỗn hợp đó và tiếp tục nóng đỏ trong thời gian dài. Nhiều lần ông lấy sợi dây ra đê nguội trong không khí rồi đưa vào hỗn hợp khi, sợi dây Pt lại nóng đỏ lên và phát sáng.

Dày Pd cũng có hiện tượng tương tự, còn Cu, Ag, Fe. Nhu vậy, Pt và Pd đã gia tốc cho phản ứng oxi hoá của không khí, có nghĩa chúng là chất xúc tác. CH4 bị đốt cháy thành CO2 và H2O, giãi phóng một lượng nhiệt lớn làm nhiệt độ kim loại tăng lẽn và kim loại phát sáng. Rất nhiều xúc tác được nghiên cứu, làm sáng tỏ bản chất tác dụng xúc tác của nhiều chất.

Năm 1836, nhà bác học Thụy Điển Berselius lần đầu tiên đưa thuật ngữ “xúc tác” vào khoa học. Năm 1884, Ostvvald đưa ra định nghĩa về xúc tác: “Chất xúc tác là chất ìàm thay đổi tốc độ phản ứng hoá học nhưng không bị biến đổi trong phản ứng". Định nghĩa này không nêu được đầy đủ bản chất cùa xúc tác và không chặt chẽ. Ví dụ: Tốc độ phàn ứng giữa chất khí A và chất lòng B có thể tăng lên khi cho chất khí A đi từ dưới lên và chất lỏng B đi từ trên xuống trong một ống chứa dầy mảnh thuỹ tinh có tác dụng làm tăng diện tích tiếp xúc giữa 2 pha.

Thuỷ tinh ờ đây không phải là xúc tác mặc dù sự có mặt của nó làm tăng tốc độ phản ứng. Hiện tượng xúc tác là sự thay đoi tốc độ phản ứng hoá học bằng những chất gọi là chất xúc tác. Chất xúc tác tham gia tạo thành hợp chất trung gian với chất phán ứng. sau khi kết thúc phán ứng sẽ hoàn nguyên lại xúc tác.

Chất xúc tác làm tâng tốc độ phản ứng thuận và phản ứng nghịch đế phàn úng mau chóng đạt trạng thái cán bằng chứ không làm chuyến dịch trạng thái cân bằng. Nếu chất xúc tác không hoàn nguyên thi gọi là chất xúc tiến. Ví dụ quá trình lưu hóa cao su; khi thêm Na thi tốc độ lưu hóa tăng và cuối quá trinh thì Na nằm trong cao su. Vậy Na là chất xúc tiến cho quá trinh lưu hóa cao su.

Chất xúc tác sau idii tham gia vào quá trinh không bị thay đổi về phương diện hóa học nhưng có thế thay đồi tính chất vật lý (chẳng hạn như thay đồi hình dạng; từ dạng hạt sang dạng bụi nhó. Anh hường cùa chất xúc tác rất mạnh và dưới tác dụng của chúng, tốc độ phán ứng có thề thay đồi, tảng từ hàng trăm lẩn, hàng ngàn lần và hom nữa. Chất xúc tác có thê kích thích những phán ứng mà nếu không có chúng thi thực tế phàn ứng không xày ra trong điều kiện kháo sát nhất định. ĐẶC ĐIÉM HIỆN TƯỢNG x ủ c TÁC * Tính chọn lọc của xúc tác: Một chất xúc tác không thể xúc tác cho mọi phản ứng hoá học mà nó chi xúc tác cho một hoặc một vài phản ứng hoá học nào đó, tiến hành theo một hướng xác định.

Ví dụ 1: Từ etanol có thể nhận được các sản phẩm khác nhau phụ thuộc vào xúc tác hoặc điều kiện phản ứng: 2 C2 H5 OH C2 H5OC2H 5 + H2 O C.0 C2H5OH CH3CH0 + H2 Ví dụ 2: Rượu isopropyl có thể chuyển hoá thành axeton và hiđro hoặc thành propylen và nước tuỳ thuộc vào việc sử dụng các loại xúc tác khác nhau: - Neu xúc tác là ZnO phàn ứng xảy ra chủ yếu theo hướng: C3H7OH ^ CH3COCH3 + H2 - Nếu xúc tác là AI2O3 phản ứng xảy ra chù yếu theo hướng: C3H7OH -► C3H6 + H2O Thông thường chất xúc tác chi làm nhiệm vụ cho một phàn ứng; đặc biệt xúc tác men chì làm xúc tác cho một hay vài giai đoạn trong một phản ứng; nhưng cũng có những loại xúc tác có hoạt tinh cho một vải nhóm phán ứng; chẳng hạn như xúc tác axit làm xúc tác cho các phản ứng cracking, isome hóa, thuý phân, đề hyđrat, ankyl hóa,. * Chất xúc tác làm thay đoi tóc độ phản ứng. nhtmg không làm chuvén dịch trạng thái cân bằng của phán ứng. Ảnh hưởng của chất xúc tác rất mạnh, dưới tác dụng của chúng, tốc độ phản ứng có thể tăng hàng trăin lần, hàng nghìn lằn và hom nữa.

Chất xúc tác có thể kích thích những phản ứng mà nếu không có chủng thi thực tế phàn ứng không xảy ra trong điều kiện khảo sát nhất định. Nhiều chất hóa học tham gia phàn ứng rất chậm; đế phản ứng xảy ra cần phái tiến hành ở nhiệt độ và áp suất rất cao. Còn nếu chờ phàn ứng trong điều kiện thường sẽ mất rất nhiều thời gian, không phải hàng giờ mà hàng ngày, hàng tháng. Những quá trình như vậy không thich hợp cho công nghiệp.

Nhưng nếu nhờ đến các chất xúc tác thi phàn ứng trở nên thực hiện đuợc ờ điều kiện nhiệt độ và áp suất không cao. Điều đó có nghĩa là chất xúc tác làm tăng nhanh tốc độ phản ứng và làm giảm năng lượng hoạt hóa. Ví dụ: Hỗn hợp các chất tinh khiết co và O 2 không phản ứng ngay cả khi đun nóng, nhưng nếu thêm một lượng rất nhỏ MnƠ2 thi toàn bộ co chuyên hoá rất nhanh thành CO2. Chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng được gọi là xúc tác dương và ngược lại, làm giảm tốc độ phản ứng gọi là xúc tác âm.

Trong thực tế người ta chủ yếu quan tâm đến xúc tác dương nên nếu không có ghi chú gì thì ta hiểu xúc tác là xúc tác duomg, còn xúc tác âm thường gặp trong các phản ứng dây chuyền được gọi là chất ức chế. Chất xúc tác đẩy nhanh tốc độ của phản ứng vốn dĩ có khả năng xảy ra nhưng rất chậm hoặc ở điều kiện khắc nghiệt mới xảy ra phản ứng. * Chất xúc tác tham gia phản ủng với tư cách là một chất phản úng cùng với các chất phản ứng khác tạo thành phức hoạt động. Chất xúc tác tham gia phản ứng theo cơ chế chu kỳ, hay nói cách khác nó được phục hồi thường xuyên.

Do vậy, chi cần một lượng nhỏ chất xúc tác có thể kích thích một lượng lớn chất phản ứng. BẢN CHÁT TÁC DỤNG CỦA CHÁT xúc TÁC Các phán ứng hoá học có xúc tác hoặc không có xúc tác đều phải xảy ra theo một hay nhiều giai đoạn cơ bản. Mỗi giai đoạn cơ bản kèm theo sự hình thành một phức hoạt động (trạng thái chuyến tiếp) ứng với giá trị cực đại của nâng lượng tự do. Như vậy, trong quá trình phản ứng, năng lượng tự do của hệ trong đó có nội năng (sẽ gọi là năng lượng) tăng lên.

Thông thường năng lượng dư đó được tập trung vào các phân từ dưới dạng năng lượng tịnh tiếa, năng lượng dao động vá náng lượng quay. Vì tẩn sổ va chạm giữa các phản tử để hinh thành phức hoạt động lớn hơn nhiều so với tẩn số ^. Biêu đỏ năng lượng phản ừng phân huỷ các phức hoạt động này thành sản phấm cho nên năng lượng dư trong hệ được truyền cho các phân từ khác trong hệ. Người ta gọi đây là sự xảy ra phản ứng không làm phá vỡ quy luật phân bố Maxwell Boltzmann về năng lượng.

Tuy nhiên, nếu năng lượng dư của hệ thống đuợc dùng để tạo ra sản phẩm trung gian rất hoạt động, ví dụ gốc tự do. Trong trường hợp này, trong hệ sẽ xảy ra phản ứng dây chuyền thực hiện bằng gốc tự do. Những tiểu phân mang năng lượng dư nhàm tạo ra chúứi bản thân nó chứ không phân phát đều cho toàn hệ và trong trường hợp này sự phân bố kiểu Maxvvell Boltzmann về năng lượng là không thể có đuợc. Mọi phản ứng hoá học đều xảy ra theo 1 trong 2 cách phân bố năng lượng trên.

a) Trong hệ có phân bố Maxwelỉ Boltzmann về năng lượng Tốc độ của các phản ứng hoá học trong những điều kiện như nhau bị chi phối bởi 2 yếu tố: năng lượng và entropi. - So với phản ứng không xúc tác, phàn ứng xúc tác nói chung bất lợi về entropi nhưng có lợi về mặt năng lượng, sự hạ thấp năng lượng hoạt hoá là bản chất của hiện tượng xúc tác. - Phản ứng xúc tác có thể xảy ra qua một hoặc nhiều giai đoạn, nhưng bàn thân sự chia ra nhiều giai đoạn tự nó không đưa đến sự tăng tốc độ phàn ứng nếu không kèm theo việc hạ thấp hàng rào năng lượng (năng lượng hoạt hoá) cùa tất cả các giai đoạn, tính từ mức năng lượng trung bình của các phản từ ban đầu. Phản ứng không xúc tác; A + B n — ►[A.K ] ------ ►AK AK + B [AK.B] ------- ►€ + D + K b) Trong hệ không có sự phản bố Maxwell Boltzmann về năng lượng Năng lượng của hệ được tập trung vào các tiểu phân trung gian có hoạt tính rất cao, đó là các gốc tự do có khả năng kích thích phản ứng dây chuyền.