Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hóa học

Khi tăng nồng độ chất phản ứng, tốc độ phản ứng tăng.

Giải thích: Nồng độ của các chất phản ứng tăng làm tăng số va chạm hiệu quả nên tốc độ phản ứng tăng.

Hình 1. Hình minh hoạ chất phản ứng có nồng độ lớn (a) và nồng độ bé (b)

Khi tăng nhiệt độ, tốc độ phản ứng tăng.

Giải thích: Ở nhiệt độ thường, các chất phản ứng chuyển động với tốc độ nhỏ, khi tăng nhiệt độ, các chất sẽ chuyển động với tốc độ lớn hơn, dẫn đến tăng số va chạm hiệu quả nên tốc độ phản ứng tăng.

Hình 2. Hình minh hoạ chuyển động của chất phản ứng khi chưa đun nóng (a) và được đun nóng (b)

Kết quả từ các thực nghiệm cho biết, khi nhiệt độ tăng lên 10°C, tốc độ của phần lớn các phản ứng tăng từ 2 đến 4 lần. Số lần tăng này được gọi là hệ số nhiệt độ Van't Hoff (Van-hop), kí hiệu là .

Mối quan hệ giữa nhiệt độ và tốc độ phản ứng hoá học được biểu diễn bằng công thức:

Trong đó:

v_t1, v_t2 là tốc độ phản ứng ở 2 nhiệt độ t₁ và t₂

là hệ số nhiệt độ Van't Hoff.

Lưu ý: Quy tắc Vant Hoff chỉ gần đúng trong khoảng nhiệt độ không cao.

Đối với phản ứng có chất khí tham gia, tốc độ phản ứng tăng khi tăng áp suất.

Giải thích: Khi tăng áp suất thì nồng độ chất khí tăng, nên tốc độ phản ứng tăng.

                               Áp suất thường                          Áp suất cao hơn

Hình 3: Minh họa khi tăng áp suất của các chất khí tham gia phản ứng

Khi tăng diện tích bề mặt tiếp xúc của chất phản ứng, tốc độ phản ứng tăng.

Giải thích: Khi tăng diện tích tiếp xúc của chất phản ứng, số va chạm hiệu quả tăng dẫn đến tốc độ phản ứng tăng.

Ví dụ: Thực hiện các thí nghiệm sau:

• Thí nghiệm 1: Cho 2 gam CaCO₃ dạng khối tác dụng với 20 ml HCl 1M.
• Thí nghiệm 2: Cho 2 gam CaCO₃ dạng bột tác dụng với 20 ml HCl 1M.

Kết quả: Ở thí nghiệm 2 phản ứng diễn ra nhanh hơn.

Giải thích: Khi HCl phản ứng với CaCO₃ dạng bột, diện tích tiếp xúc giữa các phân tử HCl và CaCO₃ tăng lên ⇒ số va chạm hiệu quả tăng ⇒ tốc độ phản ứng tăng.

Phương trình hóa học của phản ứng:

CaCO₃(s) + 2HCl(aq) → CaCl₂(aq) + H₂O(l) + CO₂(g)

Hình 4. Minh hoạ thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của bề mặt tiếp xúc đến tốc độ phản ứng

Hình 5. Minh hoạ dung dịch HCl phản ứng với CaCO₃ có kích thước khác nhau

Chất xúc tác làm tăng tốc độ của phản ứng hóa học, nhưng vẫn được bảo toàn về lượng và chất khi kết thúc phản ứng.

Với một số phản ứng hoá học, để tăng tốc độ phản ứng, người ta sử dụng chất xúc tác được ghi trên mũi tên trong phương trình hoá học.

Ví dụ: Phương trình hóa học của phản ứng:

C₂H₅OH + CH₃COOH   CH₃HCOOC₂H₅ + H₂O

 Trong phản ứng trên H₂SO₄ đặc là chất xúc tác. 

Kiểm soát tốc độ các phản ứng diễn ra trong đời sống, sản xuất khi vận dụng các yếu tố ảnh hưởng như: nồng độ, nhiệt độ, áp suất, bề mặt tiếp xúc và chất xúc tác giúp mang lại các giá trị hiệu quả.

Ví dụ: Bảo quản thức ăn trong tủ lạnh ⇒ Giảm nhiệt độ ⇒ Giảm tốc độ phản ứng oxi hóa thức ăn ⇒ Thức ăn lâu bị ôi thiu.