Vấn đề động học

Các vấn đề về động học có thể chia làm 3 chủ đề chính:

  1. Động học hình thức: vấn đề liên quan đến các phương trình mô tả mối tương quan giữa vận tốc phản ứng và các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng.
  2. Động học cơ chế: nghiên cứu các vấn đề liên quan đến cơ chế phản ứng , các hợp chất trung gian , các giai đoạn tốc định của phản ứng…
  3. Động học cấu trúc: nghiên cứu cấu trúc của vật chất để trả lời cho khả năng phản ứng của vật chất.

Cho mình thêm thông tin về mảng này đi, mảng này khác với thermodynamic chỗ nào? và cấu trúc vật chất ở đây cụ thể hơn là về khía cạnh nào? liên kết, trạng thái … có cảm giác phần này quá rộng khi so với mục 1 và 2.

Oái, tui được bộ môn phân công đảm nhận phần động học này. Mà trước giờ chưa nghe thuật ngữ “Động học Cấu trúc” này. integchimie cho keyword của mảng này hoặc giới thiệu vài quyển sách nói về phần này cho anh em mở rộng tầm nhìn coi !

Thanks to nguyencyberchem, nhờ ông mà tui phát hiện điểm này.

HEHE, đảo một vòng vô mảng hóa lý của ông, lại không thấy ông bạn đâu nên mới lên tiếng thôi. Dù sao thì cũng hiếu kỳ về mảng “động học cấu trúc” này, vì theo suy nghĩ của mình thì 4 chữ “động học cấu trúc” là rất hấp dẫn đó

Mình vẫn quan tâm rất nhiều đến việc hoạt hóa phân tử bằng chất xúc tác. Đấy là vấn đề động học cấu trúc. Rất rất là khó!!

Bạn nói rõ hơn một chút được không. Phần lớn chất xúc tác nào cũng nhằm giảm năng lượng hoạt hóa của phân tử cả. Bạn vẫn chưa cho mọi người thấy được hai chữ “cấu trúc” trong "động học cấu trúc!

Xúc tác làm giảm năng lượng hoạt hóa bằng cách nào? Có phải là làm biến đổi cấu trúc của phân tử phản ứng đế nó phản ứng tốt hơn không? Trước đây ta vẫn được học là thế oxi hóa khử của các hợp chất rất dễ bị ảnh hưởng bởi môi trường như pH, yếu tố tạo phức…, tại sao lại như thế? nếu không phải là do sự biến đổi cấu trúc phân tử dẫn đến hoạt tính tăng lên hoặc giảm xuống.

Tuy nhiên vấn đề mà mình thắc mắc là “cấu trúc” ở đây rất rộng. Nếu về chất xúc tác vô cơ thôi thì có thể hiểu cấu trúc như “cấu trúc trong mạng tinh thể” từ đó ảnh hưởng đến các mặt có thể ưu tiên phản ứng, hoặc cấu trúc mạng tinh thể ưu tiên hấp phụ chất phản ứng “như O2, H2”… đã thấy phức tạp, nếu tính thêm cấu trúc của tác chất thì còn phức tạp vô cùng.

Mình nghĩ chắc integchimie lầm lẫn giữa hai khái niệm: chemical kinetics (động hóa học) và structural dynamics (động lực học cấu trúc).

Chemical kinetics là lĩnh vực nghiên cứu tốc độ phản ứng hóa học và các yếu tố ảnh hưởng lên tốc độ phản ứng.

Structural dynamics nghiên cứu các quá trình động lực học (lực tương tác và chuyển động) trong phân tử của trạng thái cơ bản lẫn trạng thái kích thích và khi có tương tác với môi trường (nhiệt độ, áp suất, chất khác…).

Anh em để từ từ tui nghiên cứu kỹ, rồi giải thích cho nó tới nơi tới chốn. Giờ đang viết report, rất bận. :cuoi (

hehe, ông đi có 2 bữa mà thấy lâu quá chừng. Lúc ông đi, có một số bài mới bên box vô cơ cũng hay lắm đó. Vấn đề structural dynamic ông đưa ra cũng khá hợp lý đó, vì cũng như ở trên, tui thấy “động học cấu trúc” là quá rộng, không thể làm xuể. Tui cũng sẽ nghiên cứu lại phần này cùng ông. Bây giờ bắt đầu nghiện forum này rồi, nếu có thêm vài ông như aqhl thì tui cũng chiến đấu không mêt mỏi theo luôn, hehe

Mình nghĩ lai rồi, structural kinetic chắc chắn là có tồn tại khái niệm này. Cũng như mình nói ở trên, cấu trúc của phân tử được nghiên cứu để dự đoán khả năng động học của nó. Vd như cấu trúc của tinh thể sẽ ưu tiên cho cho kinetic như thế nào. Trong sinh học cũng tồn tại khái niêm này, khi enzyme tương tác với 1 substrat, cấu trúc của enzyme cũng được nghiên cứu để hiểu được độ chọn lọc cao của nó.

Đọc bài này

[i]A Structural-Kinetic Approach to Model Face-Specific Solution/Crystal Surface Energy Associated with the Crystallization of Acetyl Salicylic Acid from Supersaturated Aqueous/Ethanol Solution

Robert B. Hammond, Klimentina Pencheva, and Kevin J. Roberts*

Institute of Particle Science and Engineering, School of Process, Environmental and Materials Engineering, University of Leeds, Leeds, LS2 9JT, UK

Received October 20, 2005

Revised February 22, 2006

Abstract:

Classical homogeneous nucleation theory has been integrated with molecular modeling techniques to model the effects of cluster shape-anisotropy associated with nucleation from solution. In this approach, the geometric shape of a crystal nucleus is modeled assuming it equates to the predicted growth morphology of the resultant macroscopic crystal with the later simulated via an attachment energy model using empirical intermolecular force calculations adopting the atom-atom approximation. A new coupled model integrating nucleation theory, morphological simulation and solvent binding calculations, has been developed and combined with experimental nucleation data for the case example of acetyl salicylic acid (aspirin) crystallizing from an aqueous/ethanol solution. Nucleation parameters, such as critical nucleus size and specific surface energy, have been calculated and compared for the cases of both isotropic (spherical) and anisotropic (polyhedral) nucleus models. A comparison between nucleation data modeled on the basis of both shaped polyhedral and spherical clusters reveals a larger critical nucleus size for the anisotropic (Dequivalent = 16.54 Å at 40 C) compared to the isotropic (D = 13.07 Å at 40 C) shape model. Theoretical molecular modeling calculations of the specific surface energy anisotropy in solution show the specific surface energy for the habit planes of aspirin to vary from 3.65 mJ/m2 for the dominant {100} facet to 113 mJ/m2 for the minor {11} facet. A comparison between the dominant crystal habit planes, notably, the hydrophilic {100} and hydrophobic {002}, reveals them to be more differentiated in terms of their specific surface energy in solution (3.65 and 10.90 mJ/m2) than in a vacuum (829 and 904 mJ/m2), respectively, in good agreement with their known surface chemistry. The total, specific surface energy (41.9 mJ/m2) in solution calculated via molecular modeling for the polyhedral-shaped clusters was found to be somewhat larger, but still in pleasing general agreement with that calculated from experimental nucleation data as determined using induction time measurements assuming a spherical nucleus (3.99 mJ/m2). The potential for the further development of this overall modeling approach is reviewed. [/i]

sẽ thấy rõ diện tích bề mặt riêng bị thay đổi theo mặt, vì vậy chắc chắn ảnh hưởng đến động học của phản ứng rất nhiều.

Chắc chắn cả hai khái niệm “structural kinetic” và “structural dynamic” đều tồn tại và mình đã xem qua về “structural dynamic” thì đây chắc chắn không phải là một hướng trong các hướng nghiên cứu về động lực học. Tuy nhiên, mình vẫn muốn biết cách người ta có thể tiến hành trong nghiên cứu “động học cấu trúc”… hay “động học cấu trúc” không được nghiên cứu riêng mà chỉ nghiên cứu song song trong các quá trình xúc tác cụ thể.

Ông bị nhầm keyword rồi, phải là kinetics, mới là danh từ chỉ lĩnh vực khoa học. Còn kinetic chỉ là tính từ thôi. Nhưng mà đúng là thuật ngữ “structural kinetics” cũng có tồn tại, nhưng ít thôi, chưa thể nói là một lĩnh vực nghiên cứu được.

Chán ba quá, biết tui bên Pháp ngữ rồi, tui cũng gáng chuyển sang tiếng Anh cho ông thôi. Cái này tui nghĩ mình cần xem xét lại, dù sao tui vẫn thấy cái “structural kinetics” hợp lý hơn là “structural dynamic” mà ông đưa ra, mặc dù nó rộng quá. Gáng kiếm cuốn sách về động học coi lại nghen. Bây giờ tui không có cách nào tìm hết

co s hay không có s, search cung ok thôi ông à. Tối qua tui cũng cố tìm nhiều thì thấy cái “structural kinetics” chủ yếu dùng trong sinh học. Còn cái “structural dynamic” thì toàn bên meca thôi. Chẳng thấy hơi hướng chemistry cho lắm.

Vấn đề Integchimie nêu ra là sự đúc kết của một tiền bối, còn bên nước ngoài người ta đưa ra các terminologies nào thì Integchimie không chưa tìm hiểu qua. Thử một ví dụ nha: Phản ứng A + B ra C với xúc tác X. Bây giờ người ta khám phá ra con đường đi như thế này A+X ra AX. AX + B ra C + X. Thế thì vận tốc của quá trình thì gọi là động học hình thức. Các hợp chất trung gian thì gọi là cơ chế, còn tại sao là AX chứ không phải là BX mà cũng không phải là AB thì gọi là động học cấu trúc. Đấy, trong cả một phản ứng ai nhận thấy nó có bao nhiêu vấn đề thì sẽ có bấy nhiêu terminologies.

Cái này nói đúng hơn là molecular dynamics (động lực học phân tử). Đúng là một hướng nghiên cứu trong chemical kinetics, chứ không phải nó nằm trong chemical kinetics.

Chính xác hơn là người ta đi tìm “Bề mặt thế năng”. Người ta tìm các đường đi để tạo ra các sản phẩm khác nhau và coi con đường nào sẽ đi đến kết quả cuối cùng với năng lượng thấp nhất.

Mình không hiểu ý quanph lắm: integchimie đang nói về nghiên cứu về phản ứng A + B ra C với xúc tác X, nghiên cứu xem những giai đoạn nào diễn ra, tạo thành hợp chất trung gian gì và tại sao lại tạo ra chất ấy? “Người ta tìm các đường đi để tạo ra các sản phẩm khác nhau và coi con đường nào sẽ đi đến kết quả cuối cùng với năng lượng thấp nhất” <-- hình như không nằm trong những gì mà 2 bạn aqhl và integchimie đang đề cập đến, ý của “các sản phẩm khác nhau” là gì?, đang nói về phản ứng tạo ra duy nhất C là sản phẩm mà, còn nếu quanph muốn nói đến AX hay BX thì nên nói “hợp chất trung gian” chứ sao lại dùng “sản phẩm”. “kết quả cuối cùng” là gì , phải chăng là sản phẩm C của phản ứng, vậy tại sao không dùng từ “sản phẩm” mà lại nói “kết quả” có vẻ không giống hóa học lắm!!! quanph nên nói rõ và chính xác hơn lập luận của mình, nói lấp lửng quá làm mọi người không hiểu được, thread cũng bị block khá lâu có lẽ vì mọi người không hiểu rõ ý của quanph. Mong quanph trả lời giúp.

Khi nghiên cứu về phản ứng A + B ra C với xúc tác X, nghiên cứu xem những giai đoạn nào diễn ra, tạo thành hợp chất trung gian gì và tại sao lại tạo ra chất ấy? Thực tế từ A+B với xt X nó thể đi bằng nhiều con đường khác nhau để để cuối cùng là ra C. Trong những con đưởng để tạo ra C thì nó có thể tạo ra các chất D, E… bền nhưng có năng lượng cao hơn C thì tiếp tục chuyển về C. Nói có vẻ khó hiểu, hay nôm na như thế này từ thung lũng này muốn qua 1 thung lũng khác người ta có thể leo trực tiếp qua dãy núi, nhưng có người sẽ đi vòng quanh núi qua các thung lũng khác trước khi đến chổ mình cần đến.

Nguyên có thể tìm những bài “Potential Energy Surfaces.” và tìm hiểu rõ hơn

quanph cho em hỏi, người ta dùng công cụ hay phương pháp gì để tìm những “Bề mặt thế năng” này vậy?