Chương I : CƠ SỞ LÝ THUYET VỀ PHAN UNG HÓA HỌC 1. KHÁI NIỆM VE PHAN UNG HOA HỌC VÀ TÂM QUAN TRỌNG CỦA NÓ TRONG CHƯƠNG TRINH HOA HỌC PHO THONG : Phan ứng hóa học là quá trình biến đổi từ chất này thành chất khác. Khi đó, một số mối liên kết giữa các nguyên tử bi phá vỡ và hình thành những mối liên kết mới. Như vậy, trong phản ứng hóa học.
cấu trúc của các chất hoá học bị thay đổi nhưng tổng số nguyên tử của mỗi nguyên tế vẫn bảo toàn, do đó khối lượng của các chất tạo thành sau phản ứng bằng tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng (định luật bảo toàn khối lượng). Một cách tổng quát, người ta hình dung phản ứng hóa học là một dạng chuyển động không ngừng của vật chất trong tự nhiên tuân theo định luật tổng quất về bảo toàn vật chất và bảo toàn năng lượng. Phản ứng hóa học là đối tượng chính của hóa học bởi vì nghiên cứu hóa học chính là nghiên cứu sự vận động biến đổi hóa học của các chất, tức là nghiên cứu phản ứng hóa học ("Hình thành một số khái niệm cơ bản về hóa học ở trường phổ thông “ của Nguyễn Ngọc Quang). - Học sinh muốn hiểu được các định luật và lý thuyết hoá học thì phải nắm vững các biến đổi hóa học khác nhau của các chất tức là các phản ứng hóa học.
- Khái niệm phản ứng hóa học có quan hệ chặt chẽ với khái niệm chất (khái niệm nguyên tố hoá học, khái niệm cấu tạo chất, khái niệm hóa trị.) cho nên việc nghiên cứu các nguyên tế và các hợp chất hóa học của chúng căn bản thông qua việc nghiên cứu các phản ứng hóa học mà chúng thể hiện. - Phan ứng hóa học có trong mọi bài giảng về chất. Việc nắm vững các khái niệm về phản ứng hóa học sẽ giúp học sinh tiếp thu tốt các bài học cụ thể. - - Việc nghiên cứu hóa học phải gắn liền giữa lý thuyết với thực hành hóa học, giữa lý thuyết với thực tiễn sản xuất và đời sống.
Do đó, việc nắm vững kiến thức về phản ứng hóa học còn giúp học sinh rèn luyện kỹ nang, kỹ xảo hóa học, góp phần quan trọng trong việc giáo dục kỹ thuật tổng hợp. Nó giúp học sinh hiểu được phương hướng của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật, cơ sở khoa học về hoá học của nhiều ngành san xuất. Với các lý thuyết về phản ứng hóa học, học sinh dễ dàng điều khiển được quá trình phản ứng xảy ra, tìm được biện pháp để nâng cao hiệu suất phản ứng. nâng cao hiệu quả kinh tế trong sản xuất hóa học.
- Khái niệm phản ứng hoa học cũng như bất kỳ khái niệm nào đều là hình thức tư duy của con người, có tác dụng phát triển năng lực nhận thức và hình thành thế giới quan duy vật biện chứng. SOTH: Dhan Thi Mak JÍqguujệt Trang § hâm van tt nghiệp GVHD: Trang Thi Lan Đứng trước các hiện tượng trong tự nhiên, với kiến thức vé phản ứng hoá học, học sinh có thể giải thích bằng ngôn ngữ hóa học một cách có khoa học. Sự biến đổi các chất trong các hiện tượng hóa học không phải diễn ra một cách ngẫu nhiên hay dưa vào một sức manh huyền bi, một phép siêu tự nhiên nào; mà nó tuân theo quy luật và nguồn gốc của quy luật đó là bản chất của các chất, * Tóm lại, khái niệm phản ứng hóa học có vai trò rất quan trọng, nó có ý nghĩa to lớn về cả mat trí dục lẫn mặt đức dục cẩn phải hình thành cho học sinh. Muốn nâng cao sự hiểu biết của các em về môn hóa học thì không thể không nâng cao chất lượng của việc hình thành và phát triển khái niệm về phản ứng hóa học cho các cm, II.
HỆ THỐNG KHÁI NIỆM VE PHAN UNG HÓA HỌC : Khái niệm tổng quát về phản ứng hóa học là một bộ phân của toàn bộ hệ thống kiến thức hóa học. Bản thân nó là một hệ thống bao gồm các nhóm khái niệm thành phắn và các mối liên hệ giữa các nhóm khái niệm đó. Các nhóm khái niệm này gồm có : 1. Điều kiện để phản ứng xảy ra 2.
Bản chất của phản ứng 3. Tốc độ của phản ứng 4. Cơ chế của phản ứng 5. Chiểu của phan ứng 6.
Cân bằng hóa học 7. Kết qué của phắn ứng : các dấu hiệu nhận biết phản ứng, sản phẩm của phản ứng, hiệu ứng nhiệt, hiệu suất của phản ứng. Phân loại phản ứng hóa học Các nhóm khái niệm trên có sự liên quan gắn bó chặt chẽ với nhau. Việc hình thành và phát triển khái niệm phản ứng hóa học thông qua việc hình thành và phát triển các khái niệm cụ thể trên.Điều kiện phan ứng : Phản ứng hóa học là quá trình biến đổi các chất này thành các chất khác.
Nó bắt đầu từ sự thay đổi cấu tạo của các chất. Như vậy, để phản ứng hóa học xảy ru thì diéu kiện bắt buộc đầu tiên là : “ các chất tham gia phản ứng phải tiếp xúc trực tiếp với nhau " Khi các chất tham gia phan ứng tiếp xúc với nhau, tạo ra và chạm giữa các phân tử, dẫn đến phan ứng hóa học. Tuy nhiên, không phải mỗi va chạm giữa các phân tử chất phản ứng bao giờ cũng có hiệu quả. Chỉ có những phân tử nào có năng lượng đủ lớn để làm yếu hoặc làm đứt các liên kết thì va chạm SOTH: Phan “Thị Minh Hqugdt “Tang 6 Lapa sản MỲ nghiệp = —GYHD:Trang TH Lân, mới có thể dẫn đến sự sắp xếp lại các nguyên tử, nghĩa là dẫn đến sự phá hủy các liên kết cũ và xuất hiện các liên kết mới với sự tạo thành các chất chất mới.
Nang lượng mà các phân tử có được để va chạm giữa chúng có hiệu quả được gọi là năng lượng hoạt động hóa của phản ứng đó. Phân tử có năng lượng này được goi là phân tử hoạt động. Đối với những phản ứng có năng lượng hoạt động hóa cao thì phản ứng xảy ra khó khăn và châm. Muốn phản ứng xảy ra nhanh hơn, cần phải cung cấp năng lượng để đưa các phân tử chất phản ứng từ mức năng lượng trung bình lên mức năng lượng hoạt động.
Năng lượng cung cấp có thể ở nhiều dạng : nhiệt năng, quang năng, điện năng. Ví dụ : 2Cu +O; 2ˆ _ 2CuO 2HO ==%%X2HŸ + OT H, + Cl, 2HCI Ngoài ra. môi trường vật chất bên ngoài cũng có ảnh hưởng lớn. Một số tạp chất và dung môi, đặc biệt là “chất xúc tác” có vai trò rất quan trọng trong việc làm tăng tốc độ phản ứng và định hướng cho phản ứng.
Ví dụ ; phản ứng điều chế oxy bằng cách nhiệt phân kaliclorat cẩn phải có xúc tác Mangandioxit : 2 KCIO, — 2KCl+ 30j1 Nếu không có MnO, làm xúc tác thì phản ứng nhiệt phân xảy ra theo hướng sau: ” 4KCO, m—= KCI + 3KCIO, Trên đây là những điều kiện chung để phản ứng xảy ra. Điều kiện tiếp xúc giữu các chất phản ứng là bắt buộc, còn yếu tố năng lượng và xúc tác thì không phải mọi phản ứng đều cẩn. Khi nghiên cứu từng loại phản ứng cụ thể thì sẽ có những điều kiện riêng khác. Ví dụ : * Điều kiện của phản ứng trao đổi ion : Phản ứng trao đổi ion trong dung dịch chất điện ly chỉ xảy ra khi có những ion kết hợp với nhau và tách ra đưới dang chất kết tủa, hoặc chất dé bay hơi hoặc chất điện ly yếu hơn so với chất ban đầu.
* Phản ứng kim loại này đẩy kim loại kia ra khỏi dung dịch muối cẩn 3 điều kiện : - Kim loại đứng trứœc đấy kim loại đứng sau trong dãy hoạt động hóa học của kim loại. - Kim loại không tác dụng với nước - Muối phải tan SOUTH: Phan Thi Minh /(guuyệt Trang? GVHD: Trang Thị Lan Langa 21.Bả t củ in ; Đây là nhóm khái niệm trung tâm của hệ thống khái niệm phản ứng hóa học Các hiện tượng hóa học xảy ra luôn kèm theo các dấu hiệu bẻ ngoài như sự xuất hiện kết tủa, chất bay hơi, sự thay đổi màu sắc. Từ những dấu hiệu này có thể nhận biết phản ứng xảy ra, nhưng xảy ra do nguyên nhân nào, tại xao có phản ứng gây ru hiện tượng này, có phản ứng gây ra hiện tượng khác, hiện tượng hóa học không thể đưa ra lời giải đáp. Như vậy bản chất của phản ứng hoá học không phải là hiện tượng hoá học.
Bản chất của phản ứng hóa học là sự biến đổi vẻ chất của các chất tham gia theo định luật tổng quát về bảo toàn vật chất và bảo toàn năng lượng. Việc nghiên cứu về bản chất hóa học phụ thuộc vào sự hiểu biết về cấu tạo chất. Trước đây, theo quan điểm của thuyết nguyén tử — phân tử, người ta cho rằng bản chất phản ứng là sự biến đổi thành phần cấu tạo phân tử của các chất. Theo thời gian, đã có nhiều khám phá mới trong lĩnh vực hóa học, nhiều học thuyết về cấu tạo chất ra đời đã làm cho bản chất của phản ứng ngày càng chính xác và đấy đủ hơn.
Dưới ánh sáng của thuyết cấu tạo nguyên tử, thuyết điện tử về liên kết hóa học, thuyết điện ly. bản chất phản ứng là sự dịch chuyển các electron và thay đổi liên kết hóa học, sự kết hợp hay phân ly của những ion mang điện trái dấu. Ví dụ: * Phản ứng trung hòa (phản ứng axit - baz) : bản chất là sự cho nhận proton. HCl + NaOH NaCl + H,O F HạSO, + K;CO; = K,SO, + H,O + CO;Ÿ 2H” + CO, == HO + CO,t * Phản ứng oxy hoá - khử : là sự cho nhận electron 2e Zn + 2HCI = ZnCl, + Hạ? * Phản ứng trạo đổi ion : bản chất là sự kết hợp giữa các ion để tao chất kết tủa, chất dé bay hơi hoặc chất điện ly yếu hơn so với chất ban đầu CuSO, + 2NaOH = Cu(OH); + Na;SO, Cu" + 20H == Cu(OH);Ỷ Na:S + 2HCI = 2NaCl + HST S> + 2H" =~ H;Sf SOTH: Dhan Thi Minh Hauget Trung Ñ hâm van tit nghiệp — GVHD: Trang Thị Lan CH,COOK + HCI = KCI + CH,COOH CHCOO + H' == CH;COOH Phản ứng hoá học có thể xảy ra với tốc đô rất khác nhau, Việc nghiên cứu tốc độ của các phản ứng hóa học có ý nghĩa quan trọng cả về mặt lý thuyết cũng như về mặt thực tế.