Chemistry Labs

Bài 1

Sự phân ly clo phân tử là một quá trình thu nhiệt, ΔH=243.6\Delta H = 243.6 kJ mol−1^{-1}. Sự phân ly cũng có thể đạt được nhờ tác dụng của ánh sáng. 1.1 Tác dụng phân ly của ánh sáng có thể kỳ vọng ở bước sóng nào? 1.2 Hiệu ứng này có thể đạt được với ánh sáng có bước sóng nhỏ hơn hoặc lớn hơn bước sóng tới hạn đã tính không? 1.3 Năng lượng của photon có bước sóng tới hạn là bao nhiêu? Khi chiếu ánh sáng có khả năng gây phân ly clo vào hỗn hợp clo và hiđro ở thể khí, hiđro clorua được tạo thành. Hỗn hợp được chiếu bằng đèn UV thủy ngân (λ=253.6\lambda = 253.6 nm, công suất 10 W). 2 % năng lượng cung cấp được hấp thụ bởi hỗn hợp khí trong bình 10 lít. Trong 2,5 giây chiếu sáng có 65 mmol HCl được tạo thành. 1.4 Hiệu suất lượng tử (số phân tử sản phẩm trên mỗi photon bị hấp thụ) bằng bao nhiêu? 1.5 Giải thích định tính giá trị thu được. Mô tả cơ chế phản ứng.
Bước 1/5: Bước sóng tới hạn
← TrướcTiếp →
Trực giác

Một photon phải mang ít nhất năng lượng cần để đứt một mol liên kết Cl–Cl chia cho số Avogadro.

λc=NAhcΔH=6.02×1023×6.6×10−34×3×1082.436×105=4.91×10−7 m=491 nm\lambda_c = \dfrac{N_A h c}{\Delta H} = \dfrac{6.02\times 10^{23}\times 6.6\times 10^{-34}\times 3\times 10^{8}}{2.436\times 10^{5}} = 4.91\times 10^{-7}\ \text{m} = 491\ \text{nm}
Phân tích

Cho năng lượng photon bằng năng lượng liên kết trên một phân tử: hν=ΔH/NAh\nu = \Delta H/N_A, suy ra λc=NAhc/ΔH≈491\lambda_c = N_A h c/\Delta H \approx 491 nm. Photon có λ<491\lambda < 491 nm còn giàu năng lượng hơn nên cũng phân ly được ClX2\ce{Cl2}; photon bước sóng dài hơn thì quá yếu.

Lỗi hay gặp. Phải chia ΔH\Delta H (theo mol) cho NAN_A trước khi so với hνh\nu — so sánh năng lượng mol trực tiếp với năng lượng photon sẽ cho bước sóng nhỏ hơn 102310^{23} lần.