HOÁ HỌC 10
LÝ THUYẾT - SÁCH HÌNH ĐỘNG
LỚP 10·10 / 2026

TDP · 0135 phút

Tốc độ phản ứng và các yếu tố ảnh hưởng

Va chạm hiệu quả, nồng độ, nhiệt độ, xúc tác

Cần học trướcNLH · 02 · Sơ đồ năng lượng và năng lượng hoạt hoá

Mục tiêu

  • Nói được tốc độ phản ứng cho biết phản ứng xảy ra nhanh hay chậm, và giải thích bằng mô hình va chạm: chỉ va chạm đủ năng lượng và đúng hướng mới dẫn đến phản ứng.
  • Nêu và giải thích tác dụng của năm yếu tố: nồng độ, áp suất (chất khí), diện tích bề mặt (chất rắn), nhiệt độ, chất xúc tác.
  • So sánh hai thí nghiệm một cách công bằng (chỉ đổi một yếu tố) và vận dụng vào tình huống đời sống.
  • Phân biệt năng lượng hoạt hoá EaE_a với ΔrH\Delta_rH, nói được xúc tác làm đổi đại lượng nào và không đổi đại lượng nào.

Khởi động

Củi chẻ nhỏ bén lửa nhanh hơn khúc gỗ nguyên. Viên vitamin C sủi nghiền thành bột tan hết trong vài giây, còn viên nguyên mất vài phút. Sữa để ngoài bếp chua trong một ngày, để trong tủ lạnh thì để được lâu hơn nhiều. Cùng một phản ứng, vì sao lúc nhanh lúc chậm, và ta có thể "vặn" tốc độ bằng những núm nào?

01Kiến thức cần nhớ

1. Tốc độ phản ứng

Có phản ứng xảy ra trong một phần nghìn giây (nổ), có phản ứng kéo dài hàng tháng (sắt gỉ). Tốc độ phản ứng là đại lượng cho biết phản ứng xảy ra nhanh hay chậm. Về định lượng, nó đo bằng mức giảm nồng độ chất đầu (hoặc mức tăng nồng độ sản phẩm) trong một đơn vị thời gian; cách tính để ở các bài sau. Bài này chỉ trả lời câu hỏi định tính: yếu tố nào làm tốc độ tăng, vì sao.

2. Mô hình va chạm

Để phản ứng xảy ra, các hạt (phân tử, ion) phải va chạm với nhau. Nhưng không phải va chạm nào cũng cho sản phẩm. Một va chạm chỉ hiệu quả khi thoả cả hai điều kiện:

  1. Đủ năng lượng: năng lượng của các hạt khi va chạm phải không nhỏ hơn năng lượng hoạt hoá EaE_a (bậc cửa trên sơ đồ năng lượng, bài 2 phần Năng lượng hoá học). Thiếu năng lượng thì các hạt chỉ nảy ra rồi tách nhau.
  2. Đúng hướng: các nguyên tử cần "gặp" nhau đúng vị trí để liên kết cũ đứt và liên kết mới hình thành.
Tương tácHạt va chạm trong bình
0 s mô phỏng (trung bình 10 s gần nhất)

Tăng số hạt A rồi đọc số va chạm hiệu quả mỗi giây; tăng nhiệt độ và để ý tỉ lệ hiệu quả; bật Xúc tác; chuyển sang chất rắn và chia nhỏ khối rắn.

3. Năm yếu tố ảnh hưởng

Yếu tốKhi tăng thì tốc độGiải thích bằng va chạm
Nồng độ (chất tan, chất khí)tăngNhiều hạt hơn trong cùng thể tích nên gặp nhau thường hơn, số va chạm hiệu quả mỗi giây tăng
Áp suất (chỉ với phản ứng có chất khí)tăngNén khí làm nồng độ khí tăng; chất rắn và chất lỏng gần như không nén được nên áp suất gần như không ảnh hưởng
Diện tích bề mặt (chất rắn)tăngChỉ các hạt ở bề mặt mới va chạm được với chất kia; chia nhỏ chất rắn thì bề mặt tiếp xúc lớn hơn
Nhiệt độtăngHạt chuyển động nhanh hơn nên va chạm thường hơn, và quan trọng hơn là tỉ lệ hạt có năng lượng ≥Ea\ge E_a tăng
Chất xúc táctăngMở đường phản ứng mới có EaE_a thấp hơn nên nhiều va chạm đủ năng lượng hơn

Ba điều cần chú ý:

  • Nhiệt độ vừa tăng số va chạm vừa tăng tỉ lệ va chạm hiệu quả; phần thứ hai đóng góp lớn hơn. Vì vậy chỉ cần tăng vài chục độ là tốc độ đã tăng nhiều lần (bài Van't Hoff).
  • Chất xúc tác làm tăng tốc độ nhưng sau phản ứng vẫn còn nguyên lượng và bản chất (nó tham gia rồi được tái tạo). Xúc tác không làm thay đổi ΔrH\Delta_rH và không làm tạo thêm sản phẩm so với lượng tính theo phương trình. Chất xúc tác sinh học gọi là enzyme (men), thường chỉ làm việc tốt trong một khoảng nhiệt độ hẹp.
  • Muốn nói yếu tố nào có tác dụng thì phải so sánh hai thí nghiệm chỉ khác nhau đúng yếu tố đó.

4. Năng lượng hoạt hoá và nhiệt độ

Ở một nhiệt độ cho trước, các hạt không có cùng năng lượng: đa số có năng lượng thấp, chỉ một phần nhỏ có năng lượng cao. Chỉ phần nhỏ này, những hạt có năng lượng ≥Ea\ge E_a, mới tạo ra va chạm hiệu quả. Nâng nhiệt độ làm phần này tăng lên rõ rệt, nên tốc độ tăng nhanh. EaE_a càng lớn thì càng ít hạt vượt được bậc cửa, phản ứng càng chậm ở cùng nhiệt độ.

Hỗn hợp H2\mathrm{H_2} và O2\mathrm{O_2} ở nhiệt độ phòng hầu như không phản ứng dù phản ứng toả nhiều nhiệt, vì EaE_a lớn nên gần như không có va chạm hiệu quả. Tia lửa cung cấp năng lượng cho một vùng nhỏ, phản ứng ở đó toả nhiệt làm vùng bên cạnh nóng lên, và phản ứng lan ra rất nhanh.

02Tóm tắt

ÝNội dung
Va chạm hiệu quảĐủ năng lượng (≥Ea\ge E_a) và đúng hướng
Tốc độ phản ứngTỉ lệ với số va chạm hiệu quả mỗi giây
Tăng tốcNồng độ ↑, áp suất ↑ (khí), bề mặt ↑ (rắn), nhiệt độ ↑, xúc tác
Xúc tácHạ EaE_a (cả hai chiều), không đổi ΔrH\Delta_rH, được tái tạo
So sánh thí nghiệmChỉ đổi một yếu tố mỗi lần

03Mở rộng

Phân bố năng lượng và vì sao nhiệt độ tác động mạnh

Với năng lượng hoạt hoá EaE_a tính theo mol, tỉ lệ gần đúng các hạt có năng lượng ≥Ea\ge E_a ở nhiệt độ TT là e−Ea/(RT)e^{-E_a/(RT)} với R=8,314 J/(mol⋅K)R = 8{,}314\ \text{J/(mol}\cdot\text{K)}. Với Ea=50 kJ/molE_a = 50\ \text{kJ/mol}: ở 298 K298\ \text{K} tỉ lệ này khoảng 1,7×10−91{,}7\times10^{-9}, ở 308 K308\ \text{K} khoảng 3,3×10−93{,}3\times10^{-9}, tức tăng khoảng 1,91{,}9 lần chỉ khi nóng thêm 10 K10\ \text{K}. Đó là gốc của quy tắc "tăng 10 ∘C10\ ^\circ\mathrm{C} thì tốc độ tăng 2 đến 4 lần" ở bài Van't Hoff. Trong khi đó số va chạm chỉ tăng khoảng 1,7%1{,}7\% (308/298\sqrt{308/298}).

Tiếp theoPhương pháp →