Bài học

Tốc độ phản ứng là gì?

Em sẽ làm được gì?

Sau bài này, em giải thích được tốc độ phản ứng là gì, nhận biết được phản ứng nhanh hay chậm qua các dấu hiệu quan sát được — khí thoát ra, kết tủa xuất hiện, màu biến đổi, chất rắn tan hết — và so sánh được tốc độ của các phản ứng quen thuộc trong đời sống.

Cần nhớ trước

Em cần nhớ lại phản ứng hóa học là gì, chất tham gia và sản phẩm, dấu hiệu nhận biết có phản ứng hóa học xảy ra (Khóa 2 — Chất, tính chất của chất, biến đổi vật lí và biến đổi hóa học; Khóa 3 — Phản ứng hóa học và năng lượng của phản ứng).

Một que diêm cháy hết chỉ trong một giây, ngọn lửa bùng lên rồi tắt. Nhưng một chiếc đinh sắt bỏ quên ngoài mưa nắng phải mất nhiều tháng mới gỉ hết một lớp mỏng. Cả hai đều là phản ứng hóa học có thật — que diêm cháy là phản ứng của chất trong đầu que với oxygen trong không khí, đinh sắt gỉ là phản ứng của sắt với oxygen và hơi nước. Vậy vì sao một phản ứng xảy ra trong tích tắc, còn phản ứng kia kéo dài hàng tháng? Câu trả lời nằm ở một đại lượng gọi là tốc độ phản ứng.

Một que diêm cháy hết chỉ trong một giây, ngọn lửa bùng lên rồi tắt. Nhưng một chiếc đinh sắt bỏ quên ngoài mưa nắng phải mất nhiều tháng mới gỉ hết một lớp mỏng. Cả hai đều là **phản ứng hóa học có thật** — que diêm cháy là phản ứng của chất trong đầu que với oxygen trong không khí, đinh sắt gỉ là phản ứng của sắt với oxygen và hơi nước. Vậy vì sao một phản ứng xảy ra trong tích tắc, còn phản ứng kia kéo dài hàng tháng? Câu trả lời nằm ở một đại lượng gọi là **tốc độ phản ứng**.

Tốc độ phản ứng là gì?

Tốc độ phản ứng là đại lượng cho biết một phản ứng hóa học xảy ra nhanh hay chậm. Trong bất kì phản ứng nào, theo thời gian, lượng chất tham gia sẽ giảm dần (vì chúng bị biến đổi thành chất khác), còn lượng sản phẩm sẽ tăng dần (vì chúng liên tục được sinh ra). Phản ứng có tốc độ lớn thì lượng chất tham gia mất đi rất nhanh và sản phẩm xuất hiện gần như ngay lập tức; phản ứng có tốc độ nhỏ thì sự thay đổi đó diễn ra rất từ từ, có khi phải quan sát nhiều ngày mới nhận ra.

Ở lớp 8, em chưa cần tính tốc độ phản ứng bằng công thức — điều quan trọng là nhận biết và so sánh được phản ứng nào nhanh hơn, phản ứng nào chậm hơn, dựa trên những gì quan sát được.

**Tốc độ phản ứng** là đại lượng cho biết một phản ứng hóa học xảy ra **nhanh hay chậm**. Trong bất kì phản ứng nào, theo thời gian, lượng **chất tham gia** sẽ **giảm dần** (vì chúng bị biến đổi thành chất khác), còn lượng **sản phẩm** sẽ **tăng dần** (vì chúng liên tục được sinh ra). Phản ứng có tốc độ lớn thì lượng chất tham gia mất đi rất nhanh và sản phẩm xuất hiện gần như ngay lập tức; phản ứng có tốc độ nhỏ thì sự thay đổi đó diễn ra rất từ từ, có khi phải quan sát nhiều ngày mới nhận ra. Ở lớp 8, em chưa cần tính tốc độ phản ứng bằng công thức — điều quan trọng là **nhận biết và so sánh** được phản ứng nào nhanh hơn, phản ứng nào chậm hơn, dựa trên những gì quan sát được.

Làm sao biết một phản ứng đang xảy ra nhanh hay chậm nếu không nhìn thấy trực tiếp các hạt phản ứng với nhau? Ta dựa vào những dấu hiệu bên ngoài thay đổi theo thời gian:

Khí thoát ra: bọt khí nổi lên càng dồn dập, càng nhiều trong một khoảng thời gian ngắn thì phản ứng càng nhanh (ví dụ: thả viên kẽm vào dung dịch acid).
Kết tủa xuất hiện: thời gian để dung dịch bắt đầu vẩn đục hoặc xuất hiện chất rắn không tan càng ngắn thì phản ứng càng nhanh.
Màu sắc biến đổi: một số phản ứng làm dung dịch đổi màu; màu đổi càng nhanh, phản ứng càng nhanh.
Chất rắn tan hết: thời gian để một viên thuốc sủi hoặc một mẩu chất rắn tan hoàn toàn trong dung dịch càng ngắn thì phản ứng hòa tan/phản ứng hóa học kèm theo càng nhanh.

Chỉ cần đo hoặc ước lượng thời gian để một trong các dấu hiệu trên xảy ra hoàn toàn, ta đã có thể so sánh tốc độ giữa hai phản ứng, dù không biết chính xác bao nhiêu hạt đã va chạm với nhau.

Làm sao biết một phản ứng đang xảy ra nhanh hay chậm nếu không nhìn thấy trực tiếp các hạt phản ứng với nhau? Ta dựa vào những **dấu hiệu bên ngoài** thay đổi theo thời gian: - **Khí thoát ra:** bọt khí nổi lên càng dồn dập, càng nhiều trong một khoảng thời gian ngắn thì phản ứng càng nhanh (ví dụ: thả viên kẽm vào dung dịch acid). - **Kết tủa xuất hiện:** thời gian để dung dịch bắt đầu vẩn đục hoặc xuất hiện chất rắn không tan càng ngắn thì phản ứng càng nhanh. - **Màu sắc biến đổi:** một số phản ứng làm dung dịch đổi màu; màu đổi càng nhanh, phản ứng càng nhanh. - **Chất rắn tan hết:** thời gian để một viên thuốc sủi hoặc một mẩu chất rắn tan hoàn toàn trong dung dịch càng ngắn thì phản ứng hòa tan/phản ứng hóa học kèm theo càng nhanh. Chỉ cần đo hoặc ước lượng **thời gian** để một trong các dấu hiệu trên xảy ra hoàn toàn, ta đã có thể so sánh tốc độ giữa hai phản ứng, dù không biết chính xác bao nhiêu hạt đã va chạm với nhau.

Tốc độ phản ứngĐại lượng cho biết một phản ứng hóa học xảy ra nhanh hay chậm, thể hiện qua mức chất tham gia giảm đi hoặc mức sản phẩm tăng lên trong một khoảng thời gian.

Theo dõi dấu hiệu (khí, kết tủa, màu) qua từng giai đoạn giúp em nhận ra phản ứng đang nhanh hay chậm.

Ví dụ minh họa

Ví dụ

Ví dụ 1 — So sánh tốc độ qua thời gian phản ứng hết

1
Trong phòng thí nghiệm, bạn An làm hai thí nghiệm: (1) đốt một mẩu giấy, giấy cháy hết trong khoảng 5 giây; (2) ngâm một chiếc đinh sắt sạch trong không khí ẩm, sau 3 tháng mới thấy một lớp gỉ mỏng phủ đều. Hỏi phản ứng nào có tốc độ lớn hơn?
2
Ở thí nghiệm (1), toàn bộ giấy (chất tham gia) chuyển thành tro và khí chỉ trong 5 giây — thời gian phản ứng hoàn toàn rất ngắn. Ở thí nghiệm (2), sắt phản ứng với oxygen và hơi nước diễn ra liên tục nhưng phải mất tới 3 tháng mới nhận thấy rõ lớp gỉ — thời gian để có dấu hiệu rõ rệt rất dài.
3
Thời gian phản ứng càng ngắn thì tốc độ phản ứng càng lớn. Đốt giấy có tốc độ lớn hơn rất nhiều so với sắt bị gỉ.

Ví dụ

Ví dụ 2 — Đọc bảng số liệu để so sánh tốc độ

1
Ba ống nghiệm chứa cùng một lượng dung dịch hydrochloric acid, mỗi ống thả một viên đá vôi (calcium carbonate) như nhau. Người ta ghi lại thời gian để bọt khí carbon dioxide thoát ra hết: ống 1 mất 40 giây, ống 2 mất 25 giây, ống 3 mất 60 giây. Sắp xếp tốc độ phản ứng ở ba ống theo thứ tự tăng dần và giải thích cách sắp xếp.
2
Đề bài cho cùng một lượng chất tham gia ở cả ba ống, nên chỉ cần so sánh thời gian phản ứng hết — thời gian càng ngắn thì tốc độ càng lớn. Ống 2 mất ít thời gian nhất (25 giây) nên có tốc độ lớn nhất; ống 3 mất nhiều thời gian nhất (60 giây) nên có tốc độ nhỏ nhất.
3
Thứ tự tốc độ phản ứng tăng dần: ống 3 (60 giây) < ống 1 (40 giây) < ống 2 (25 giây). Đây là cách các nhà hóa học thường dùng số liệu thời gian để so sánh tốc độ một cách định lượng, thay vì chỉ nói "nhanh" hay "chậm" chung chung.

Lỗi thường gặp

Đừng nhầm "phản ứng mạnh" (tỏa ra nhiều nhiệt, có nổ hoặc cháy sáng) với "phản ứng nhanh" (xảy ra trong thời gian ngắn). Một phản ứng có thể tỏa rất nhiều nhiệt nhưng vẫn diễn ra chậm (ví dụ một số phản ứng ăn mòn kim loại), và ngược lại. Tốc độ phản ứng chỉ nói về thời gian, không nói về lượng nhiệt hay mức độ dữ dội của phản ứng.

Đừng nhầm **"phản ứng mạnh"** (tỏa ra nhiều nhiệt, có nổ hoặc cháy sáng) với **"phản ứng nhanh"** (xảy ra trong thời gian ngắn). Một phản ứng có thể tỏa rất nhiều nhiệt nhưng vẫn diễn ra chậm (ví dụ một số phản ứng ăn mòn kim loại), và ngược lại. **Tốc độ phản ứng chỉ nói về thời gian**, không nói về lượng nhiệt hay mức độ dữ dội của phản ứng.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Kiểm tra nhanh

Ghi nhớ

Tốc độ phản ứng cho biết phản ứng xảy ra nhanh hay chậm. Theo thời gian, chất tham gia giảm dần và sản phẩm tăng dần. Em nhận biết và so sánh tốc độ qua các dấu hiệu quan sát được: khí thoát ra, kết tủa xuất hiện, màu biến đổi, chất rắn tan hết — thời gian để dấu hiệu xảy ra càng ngắn thì tốc độ càng lớn.

Vì sao cùng thả một viên kẽm vào acid, có lúc bọt khí ra rất nhanh, có lúc lại ra chậm rì? Câu trả lời nằm ở hai yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến tốc độ phản ứng — nồng độ và nhiệt độ — mà bài sau sẽ giải thích.