Vận dụng tốc độ phản ứng trong đời sống và sản xuất

Thịt cá để trong tủ lạnh (khoảng 4 °C) giữ được tươi lâu hơn nhiều so với để ở nhiệt độ phòng (khoảng 30 °C). Xác định yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng đang được vận dụng, và giải thích bằng kiến thức đã học.

Sự ôi thiu là kết quả của các phản ứng phân huỷ sinh hoá (do vi sinh vật và enzyme gây ra) trên thực phẩm. Biện pháp duy nhất thay đổi ở đây là nhiệt độ bảo quản — từ khoảng 30 °C xuống khoảng 4 °C, chênh lệch khoảng 26 °C.

Theo quy tắc Van't Hoff, giảm nhiệt độ làm giảm mạnh tỉ lệ va chạm có đủ năng lượng vượt qua năng lượng hoạt hoá của các phản ứng phân huỷ, nên tốc độ các phản ứng này giảm đáng kể — với γ khoảng 2–3 và chênh lệch nhiệt độ hơn 20 °C, tốc độ phân huỷ có thể giảm tới 4–8 lần hoặc hơn.

Vậy ướp lạnh thực phẩm là ứng dụng của yếu tố nhiệt độ: hạ nhiệt độ làm chậm đáng kể tốc độ các phản ứng phân huỷ gây ôi thiu, giúp thực phẩm giữ được tươi lâu hơn.

Trong công nghiệp, phản ứng tổng hợp ammonia N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) được thực hiện với áp suất rất cao (200–300 atm), nhiệt độ khoảng 400–450 °C, và có mặt chất xúc tác Fe. Hãy phân tích vai trò riêng của TỪNG biện pháp trong việc tăng tốc độ phản ứng này.

Áp suất cao làm tăng nồng độ hiệu dụng của N2 và H2 trong bình phản ứng (thể tích bị nén nhỏ lại ở cùng số mol khí), tăng tần số va chạm hiệu quả giữa các phân tử — đúng cơ chế đã học ở bài 2.1.

Xúc tác sắt tạo ra con đường phản ứng có năng lượng hoạt hoá thấp hơn nhiều so với phản ứng không xúc tác, giúp phản ứng đạt tốc độ đủ nhanh ngay ở nhiệt độ 400–450 °C thay vì cần nhiệt độ cao hơn rất nhiều — đúng cơ chế đã học ở bài 3.2.

Vậy nhà máy tổng hợp ammonia kết hợp đồng thời BA biện pháp — áp suất cao, nhiệt độ thích hợp, và xúc tác Fe — mỗi biện pháp tác động vào tốc độ phản ứng theo đúng cơ chế riêng đã học, phối hợp để đạt tốc độ sản xuất công nghiệp hiệu quả.