AP Chemistry

chất phản ứng

reactant

Còn gọi: reagent · chất tham gia phản ứng · chất tham gia · reactants · tác chất · reactant particles · hạt chất phản ứng · starting substance

Chất phản ứng là chất tham gia vào một phản ứng hóa học, được viết ở vế trái của phương trình hóa học và bị biến đổi thành sản phẩm.

Trong một phản ứng hóa học, các chất ban đầu đưa vào hệ thống được gọi là chất phản ứng. Theo quy ước quốc tế, chất phản ứng được viết ở vế trái của phương trình hóa học (chemical equation), phía trước mũi tên, còn sản phẩm nằm ở vế phải. Sự phân biệt này không chỉ là quy ước trình bày mà còn phản ánh bản chất vật lý: chất phản ứng là thực thể tồn tại trước khi liên kết hóa học bị phá vỡ và hình thành lại.

Khi phản ứng xảy ra, các hạt chất phản ứng — phân tử (molecule), nguyên tử hoặc ion — va chạm với nhau với đủ năng lượng và định hướng thích hợp. Nhờ đó, liên kết cũ trong chất phản ứng bị bẻ gãy và liên kết mới được tạo ra, tạo thành sản phẩm (product) có thành phần và tính chất khác hẳn. Do đó, nồng độ chất phản ứng giảm dần theo thời gian, và sự thay đổi này là cơ sở để tính toán hóa lượng cũng như theo dõi tốc độ phản ứng.

Ngược lại, trong các phản ứng thuận nghịch, ranh giới giữa chất phản ứng và sản phẩm trở nên tương đối: chất ở vế trái là chất phản ứng theo chiều thuận, nhưng đồng thời là sản phẩm của chiều nghịch. Tuy nhiên, theo quy ước phổ biến trong hóa học phân tích và hóa lượng, thuật ngữ này thường chỉ các chất xuất phát — những chất được cân nhắc trước khi hệ đạt trạng thái cân bằng.

Ký hiệu

•Trong phương trình $\text{A} + \text{B} \rightarrow \text{C} + \text{D}$ , các chất A và B là chất phản ứng
•C và D là sản phẩm.

Trực giác: Chất phản ứng giống như nguyên liệu thô đưa vào nhà máy: chúng đi vào dây chuyền sản xuất và ra ngoài dưới dạng sản phẩm hoàn toàn khác.

Khái niệm này sinh ra từ đâu

1925

Từ "reactant" trong tiếng Anh được ghi nhận lần đầu vào năm 1925, dùng để gọi chất tham gia vào một phản ứng hóa học (chemical reaction), đặc biệt là chất có mặt ngay từ lúc phản ứng bắt đầu.

Bản thân việc trộn các chất để chúng biến đổi thành chất mới đã được nghiên cứu từ rất lâu trước thế kỷ 20, nhưng cái tên gọn cho "những chất đứng ở vế trái" thì mãi đến năm 1925 mới được ghi nhận trong tiếng Anh. Định nghĩa được chép lại khá chặt: đó là chất tham gia vào một phản ứng hóa học, và đặc biệt là chất đã có mặt ngay từ khi phản ứng bắt đầu. Nhờ có một danh từ riêng như vậy, người ta mới nói ngắn gọn được về phía xuất phát của phương trình, tách bạch với phía chất sản phẩm (product) sinh ra sau đó.

Thử nghiệm tương tác

Đổi tham số chiều mũi tên — nhìn xem đường nào đi xuống

Hay hiểu sai

Chất phản ứng nằm ở mức năng lượng ban đầu, không phải ở đỉnh đồ thị.

Đỉnh cao hơn nghĩa là phản ứng chậm hơn, không phải nhanh hơn.

Chênh lệch năng lượng giữa chất phản ứng và sản phẩm không quyết định tốc độ.

Dấu trừ trong biểu thức tốc độ chỉ để đổi số âm thành số dương.

Ví dụ có lời giải

1Ví dụ 1/2

Một phản ứng cơ bản một giai đoạn được biểu diễn bằng giản đồ năng lượng (energy profile): trục hoành là tiến trình phản ứng, trục tung là thế năng. Đường cong xuất phát ở mức

120\ \text{kJ/mol}

bên trái, dâng lên một đỉnh duy nhất ở

250\ \text{kJ/mol}

, rồi hạ xuống mức

60\ \text{kJ/mol}

bên phải. Một phản ứng thứ hai, ký hiệu Y, có mức năng lượng đầu và cuối đúng bằng phản ứng trên (ký hiệu X) nhưng đỉnh chỉ cao

200\ \text{kJ/mol}

aChỉ ra vị trí ứng với chất phản ứng, chất sản phẩm và trạng thái chuyển tiếp trên giản đồ của phản ứng X.
bTính năng lượng hoạt hóa theo chiều thuận, theo chiều nghịch và biến thiên enthalpy của phản ứng X.
cỞ cùng một nhiệt độ, phản ứng nào xảy ra nhanh hơn, X hay Y? Giải thích.

Bạn nắm chắc chưa?

Quiz câu thật từ ngân hàng đề

Vài câu thật gắn đúng khái niệm này, chấm ngay kèm giải thích từng đáp án — hệ thống ghi nhớ bạn nắm tới đâu.

Tạo tài khoản miễn phí

Học tiếp từ đây

Bài học chứa thuật ngữ nàyPhản ứng hóa học · bài “Biểu diễn phản ứng” — khoá AP Chemistry

Cần trướcphương trình hóa học

Hay nhầm với

Thuật ngữKhác nhau ở đâuHay nhầm khi

chất xúc táccatalyst

Khác nhau ở đâuChất phản ứng bị tiêu hao và xuất hiện trong phương trình cân bằng với hệ số tỉ lượng xác định. Chất xúc tác tham gia vào cơ chế nhưng được tái tạo ở cuối, nên không xuất hiện trong phương trình tổng.

Hay nhầm khiđề cho một chất xuất hiện ở bước đầu cơ chế và hỏi chất đó là chất phản ứng hay chất xúc tác

Nguồn tham khảo

[1]Chemistry The Central Science in SI Units 15th Expanded Global Edition. tr. 14, 18, 25.

2Ví dụ 2/2

Đinitơ pentaoxit phân hủy theo phương trình

2\,\mathrm{N_2O_5}(g) \rightarrow 4\,\mathrm{NO_2}(g) + \mathrm{O_2}(g)

. Trong một thí nghiệm ở

55^\circ\text{C}

, nồng độ

\mathrm{N_2O_5}

giảm từ

0{,}0200\ \text{M}

xuống

0{,}0140\ \text{M}

trong khoảng thời gian

100.\ \text{s}

aGiải thích vì sao khi tính tốc độ theo chất phản ứng phải đặt dấu trừ trước $\Delta[\mathrm{N_2O_5}]/\Delta t$ .
bTính tốc độ trung bình của phản ứng trong khoảng thời gian đã cho.
cTính tốc độ tạo thành trung bình của $\mathrm{NO_2}$ .

1Bước 1: Chất phản ứng bị tiêu thụ, nên nồng độ của nó luôn giảm theo thời gian và

\Delta[\mathrm{N_2O_5}] = 0{,}0140 - 0{,}0200 = -0{,}0060\ \text{M}

mang dấu âm. Vì

\Delta t

luôn dương, thương

\Delta[\mathrm{N_2O_5}]/\Delta t

cũng âm. Tuy nhiên tốc độ phản ứng theo định nghĩa là một đại lượng dương, do đó ta thêm dấu trừ để đảo dấu:

-\Delta[\mathrm{N_2O_5}]/\Delta t > 0

. Ngược lại, với chất sản phẩm thì nồng độ tăng nên biểu thức đã dương sẵn, không cần dấu trừ.

2Bước 2: Tốc độ tiêu thụ riêng của

\mathrm{N_2O_5}

là

-\frac{\Delta[\mathrm{N_2O_5}]}{\Delta t} = -\frac{-0{,}0060\ \text{M}}{100.\ \text{s}} = 6{,}0\times10^{-5}\ \text{M/s}.

Con số này cho biết mỗi giây có

6{,}0\times10^{-5}

mol chất phản ứng trong mỗi lít bị phân hủy.

3Bước 3: Tốc độ phản ứng duy nhất được định nghĩa bằng cách chia cho hệ số tỉ lượng của từng chất:

\text{rate} = -\frac{1}{2}\frac{\Delta[\mathrm{N_2O_5}]}{\Delta t} = \frac{1}{4}\frac{\Delta[\mathrm{NO_2}]}{\Delta t} = \frac{\Delta[\mathrm{O_2}]}{\Delta t}.

Áp dụng vào số liệu,

\text{rate} = \tfrac{1}{2}\times 6{,}0\times10^{-5} = 3{,}0\times10^{-5}\ \text{M/s}

. Nhờ cách chia này, mọi chất trong phương trình đều cho ra cùng một giá trị tốc độ.

4Bước 4: Từ hệ thức trên,

\Delta[\mathrm{NO_2}]/\Delta t = 4 \times \text{rate} = 4 \times 3{,}0\times10^{-5} = 1{,}2\times10^{-4}\ \text{M/s}

. Kết quả dương như kỳ vọng cho một chất sản phẩm, và lớn gấp đôi tốc độ tiêu thụ

\mathrm{N_2O_5}

đúng theo tỉ lệ

4:2

trong phương trình.

Dấu trừ tồn tại chỉ để bù cho việc nồng độ chất phản ứng giảm, giúp tốc độ luôn là số dương. Với số liệu đã cho, $\mathrm{N_2O_5}$ bị tiêu thụ với tốc độ $6{,}0\times10^{-5}\ \text{M/s}$ , tốc độ phản ứng là $3{,}0\times10^{-5}\ \text{M/s}$ , còn $\mathrm{NO_2}$ sinh ra với tốc độ $1{,}2\times10^{-4}\ \text{M/s}$ .