AP Chemistry

phản ứng bậc 2second-order reaction

second-order reactionVietnamese: phản ứng bậc 2

Còn gọi:Also called: phản ứng bậc hai · second-order

Phản ứng bậc 2 là phản ứng có tổng số mũ nồng độ trong định luật tốc độ bằng 2, nên đồ thị nghịch đảo nồng độ theo thời gian là đường thẳng.A second-order reaction is one whose rate law has concentration exponents summing to 2, so a plot of inverse concentration versus time is linear.

Trực giác: Giống như hai người phải gặp đúng nhau mới xong việc: càng ít người còn lại trong phòng thì càng lâu mới có một cặp chạm mặt.Intuition: Think of a job that takes two people meeting face to face: the fewer people left in the room, the longer you wait for any pair to run into each other.

Công thức chínhKey formula

\text{Rate} = k[A]^2

Định nghĩa đầy đủFull definition1 phút đọc1 min read

Phản ứng bậc 2 có tổng số mũ nồng độ trong định luật tốc độ bằng 2; bậc được xác định bằng thực nghiệm, không suy ra từ hệ số phương trình hóa học. Tốc độ phụ thuộc vào bình phương nồng độ một chất hoặc tích nồng độ hai chất.

Với dạng bình phương nồng độ một chất, nghịch đảo nồng độ tăng tuyến tính theo thời gian với hệ số góc $k$ ; chu kỳ bán rã phụ thuộc nồng độ ban đầu. Các quan hệ này không áp dụng trực tiếp cho dạng hai chất.

A second-order reaction has concentration exponents in its rate law that add up to 2. The order is found experimentally and cannot be read off the coefficients of the balanced equation. The rate depends either on the square of one reactant's concentration or on the product of two reactants' concentrations.

When the rate depends on the square of a single concentration, the inverse of that concentration grows linearly with time, with slope $k$ , and the half-life depends on the initial concentration. These relationships do not carry over directly to the two-reactant case.

Ký hiệuNotation

• $v = k[\mathrm{A}]^2$
• $1/[\mathrm{A}]_t = kt + 1/[\mathrm{A}]_0$
• $t_{1/2} = 1/(k[\mathrm{A}]_0)$

• $v = k[\mathrm{A}]^2$
• $1/[\mathrm{A}]_t = kt + 1/[\mathrm{A}]_0$
• $t_{1/2} = 1/(k[\mathrm{A}]_0)$

Đơn vịUnits

k

\mathrm{M^{-1}\,s^{-1}}

(hay

\mathrm{L\,mol^{-1}\,s^{-1}}

); tốc độ:

\mathrm{M\,s^{-1}}

k

\mathrm{M^{-1}\,s^{-1}}

(or

\mathrm{L\,mol^{-1}\,s^{-1}}

); rate:

\mathrm{M\,s^{-1}}

Công thức chi tiếtFormula details3 công thức3 formulas

\text{Rate} = \htmlClass{fp-1}{k\htmlClass{fp-0}{[A]^2}}

\text{Rate} = \htmlClass{fp-1}{k\htmlClass{fp-0}{[A]^2}}

Dùng khi tốc độ phụ thuộc bình phương nồng độ một chất, tức phản ứng bậc 2 theo chất đó.Use this when the rate depends on the square of one reactant's concentration, that is, when the reaction is second order in that reactant.

Trong đóWhere

k

hằng số tốc độ phản ứng — M^{-1}

\cdot

s^{-1}rate constant — M^{-1}

\cdot

s^{-1}

[A]

nồng độ chất phản ứng A — Mconcentration of reactant A — M

\htmlClass{fp-0}{\frac{1}{[A]_t}} = \htmlClass{fp-1}{kt} + \htmlClass{fp-2}{\frac{1}{[A]_0}}

\htmlClass{fp-0}{\frac{1}{[A]_t}} = \htmlClass{fp-1}{kt} + \htmlClass{fp-2}{\frac{1}{[A]_0}}

Dùng cho dạng tốc độ phụ thuộc $[A]^2$ để tính nồng độ hoặc thời gian; đồ thị nghịch đảo có hệ số góc $+k$ .Use this for a rate that depends on $[A]^2$ to find a concentration or a time; the inverse-concentration plot has slope $+k$ .

Trong đóWhere

[A]_t

nồng độ chất A tại thời điểm t — Mconcentration of A at time t — M

[A]_0

nồng độ ban đầu của chất A — Minitial concentration of A — M

k

hằng số tốc độ phản ứng — M^{-1}

\cdot

s^{-1}rate constant — M^{-1}

\cdot

s^{-1}

t

thời gian phản ứng — sreaction time — s

t_{1/2} = \htmlClass{fp-1}{\frac{1}{\htmlClass{fp-0}{k[A]_0}}}

t_{1/2} = \htmlClass{fp-1}{\frac{1}{\htmlClass{fp-0}{k[A]_0}}}

Dùng cho dạng $[A]^2$ để tính thời gian giảm một nửa; thời gian này tăng khi nồng độ đầu giảm.Use this for the $[A]^2$ form to find the time for the concentration to drop by half; this time gets longer as the initial concentration decreases.

Trong đóWhere

t_{1/2}

nửa chu kỳ phản ứng — shalf-life of the reaction — s

k

hằng số tốc độ phản ứng — M^{-1}

\cdot

s^{-1}rate constant — M^{-1}

\cdot

s^{-1}

[A]_0

nồng độ ban đầu của chất A — Minitial concentration of A — M

Hay hiểu saiCommon misconceptions3 ý · 1 phút đọc3 points · 1 min read

Bậc phản ứng không lấy từ hệ số phương trình hóa học.

Bậc phải được xác định từ dữ liệu tốc độ hoặc đồ thị tuyến tính; chỉ dùng hệ số khi đề xác định phản ứng là một bước sơ cấp.

Chu kỳ bán rã bậc 2 không cố định.

Với dạng tốc độ phụ thuộc $[A]^2$ , nó tỉ lệ nghịch với nồng độ đầu; mỗi lần giảm một nửa tiếp theo mất gấp đôi thời gian.

Đồ thị bậc 2 không phải $\ln[A]$ theo $t$ .

Với dạng tốc độ phụ thuộc $[A]^2$ , đồ thị $1/[A]$ theo $t$ có hệ số góc $+k$ ; $k$ luôn dương.

Reaction order does not come from the coefficients in the balanced equation.

You must get the order from rate data or from which plot is linear; use coefficients only when the problem states the reaction is an elementary step.

The half-life of a second-order reaction is not constant.

For a rate that depends on $[A]^2$ , the half-life is inversely proportional to the initial concentration, so each successive halving takes twice as long.

A second-order reaction does not give a straight line for $\ln[A]$ versus $t$ .

For a rate that depends on $[A]^2$ , the plot of $1/[A]$ versus $t$ is linear with slope $+k$ , and $k$ is always positive.

Mẹo phòng thiExam tips2 mẹo2 tips

Kiểm tra dạng tuyến tính trước khi kết luận.

Với bảng nồng độ–thời gian, so sánh $[A]$ , $\ln[A]$ và $1/[A]$ ; nếu dữ liệu ít, dùng tốc độ đầu. Nồng độ tăng gấp đôi mà tốc độ tăng gấp bốn cho bậc 2 theo chất đó.

Phân biệt bậc 2 theo một chất và bậc 2 tổng cộng.

Dạng $k[A][B]$ là bậc 1 theo từng chất; công thức tích phân và bán rã đã nêu chỉ áp dụng cho dạng $k[A]^2$ .

Test which plot is linear before naming the order.

Given a concentration–time table, compare $[A]$ , $\ln[A]$ , and $1/[A]$ ; with only a few data points, use initial rates instead. Doubling the concentration and seeing the rate quadruple means second order in that reactant.

Distinguish second order in one reactant from second order overall.

A rate law $k[A][B]$ is first order in each reactant, and the integrated and half-life equations above apply only to the $k[A]^2$ form.

Tần suất trong đề AP ChemistryHow often it shows up on AP ChemistryThường xuyênVery common

Khái niệm này sinh ra từ đâuWhere the concept comes from1 phút đọc1 min read

1887Wilhelm OstwaldVan 't Hoff

Thuật ngữ "bậc phản ứng" do nhà hóa học Wilhelm Ostwald đưa ra năm 1887, trong đó bậc 2 chỉ những phản ứng có tốc độ tỉ lệ với bình phương nồng độ một chất hoặc với tích nồng độ hai chất, nhằm mô tả cách tốc độ phụ thuộc vào nồng độ.

The term "reaction order" was introduced by the chemist Wilhelm Ostwald in 1887 to describe how rate depends on concentration; second order refers to reactions whose rate is proportional to the square of one concentration or to the product of two concentrations.

Vì sao mang đúng cái tên này? Chữ "bậc" ở đây chính là số mũ của nồng độ trong định luật tốc độ (rate law), nên "bậc 2" đơn giản có nghĩa là tổng các số mũ bằng hai: $v=k[A]^2$ hoặc $v=k[A][B]$ . Cách gọi này dễ gây hiểu lầm vì nhiều người tưởng con số đó lấy từ hệ số trong phương trình hóa học, nhưng ngay từ đầu Ostwald đã dùng nó như một đại lượng đo được từ thí nghiệm. Chính ví dụ của Van 't Hoff — ba phân tử chất tham gia mà vẫn cho bậc 2 — cho thấy vì sao bậc phản ứng phải tách khỏi hệ số cân bằng và chỉ được xác định bằng dữ liệu tốc độ.

Nguồn đối chiếuSources

Thử nghiệm tương tácInteractive explorer

Kéo $k$ và $[A]_0$ — xem đường nào duỗi thẳng ra

Kéo tham số, thấy khái niệm chuyển động — đăng nhập để mở.Drag the parameters and watch the concept move — sign in to open.

Tạo tài khoảnCreate an account

Bạn nắm chắc chưa?Check your understanding

Quiz câu thật từ ngân hàng đềReal exam questions from our question bank

Vài câu thật gắn đúng khái niệm này, chấm ngay kèm giải thích từng đáp án — hệ thống ghi nhớ bạn nắm tới đâu.A few real questions on exactly this concept, graded instantly with an explanation for every choice — the system remembers how well you know it.

Tạo tài khoảnCreate an account

Học tiếp từ đâyKeep learning

Bài học chứa thuật ngữ nàyLesson that uses this termSự thay đổi nồng độ theo thời gianĐộng học · khoácourse AP Chemistry

Bài học chứa thuật ngữ nàyLesson that uses this termGiới thiệu về định luật tốc độĐộng học · khoácourse AP Chemistry

Bài học chứa thuật ngữ nàyLesson that uses this termPhản ứng sơ cấpĐộng học · khoácourse AP Chemistry

Cần trướcLearn firstbậc phản ứngorder of reaction (sắp có)(coming soon)định luật tốc độrate law

Dẫn tớiLeads tocơ chế phản ứngreaction mechanism

Mục tiêu và lộ trình unit ai cũng xem được — làm bài tập và lưu tiến độ thì cần đăng nhập.Anyone can view a unit's goals and roadmap — sign in to do the exercises and save your progress.

Hay nhầm vớiOften confused with

Thuật ngữTermKhác nhau ở đâuHow they differHay nhầm khiMixed up when

phản ứng bậc 1 (first-order reaction)first-order reaction

Khác nhau ở đâuHow they differPhản ứng bậc 1 có tốc độ tỉ lệ bậc nhất với nồng độ, chu kỳ bán rã không đổi. Phản ứng bậc 2 có tốc độ tỉ lệ bình phương nồng độ, chu kỳ bán rã tăng khi nồng độ đầu giảm.

Hay nhầm khiMixed up whenĐề cho dữ kiện nồng độ theo thời gian và hỏi xác định bậc phản ứng, hoặc hỏi chu kỳ bán rã phụ thuộc nồng độ đầu hay không.

Cùng chủ đềSame topic

Nguồn tham khảoReferences

[1]Chemistry The Central Science in SI Units 15th Expanded Global Edition. tr. 678, 705–706.