LÝ THUYẾT - SÁCH HÌNH ĐỘNG
LỚP 10·10 / 2026

TDP · 0640 phút

Nhiệt độ và quy tắc Van't Hoff

γ^(ΔT/10), kết hợp nồng độ, bảo quản

Cần học trướcTDP · 05 · Biểu thức tốc độ, hằng số tốc độ k và tỉ số tốc độ

Mục tiêu

  • Dùng hệ số nhiệt độ Van't Hoff γ\gamma để tính tốc độ và thời gian phản ứng khi đổi nhiệt độ.
  • Tìm γ\gamma, độ tăng nhiệt độ, hoặc thời gian phản ứng từ dữ kiện cho trước (kể cả số mũ không nguyên).
  • Kết hợp tác dụng của nhiệt độ và nồng độ lên tốc độ.
  • Giải thích việc bảo quản thực phẩm ở nhiệt độ thấp bằng quy tắc này.

Khởi động

Quả trứng luộc ở 100 ∘C100\ ^\circ\mathrm{C} chín sau chừng mười phút; ở 60 ∘C60\ ^\circ\mathrm{C} phải đợi hàng giờ. Cơm để ngoài hè nóng hỏng nhanh hơn trong tủ lạnh. Nhiệt độ tăng thêm mỗi 10 ∘C10\ ^\circ\mathrm{C}, phản ứng nhanh gấp bao nhiêu lần?

01Kiến thức cần nhớ

1. Quy tắc Van't Hoff

Thực nghiệm cho thấy với nhiều phản ứng, cứ tăng nhiệt độ thêm 10 ∘C10\ ^\circ\mathrm{C} (hay 10 K10\ \text{K}) thì tốc độ phản ứng tăng lên một số lần xác định, thường từ 22 đến 44 lần. Số lần đó là hệ số nhiệt độ Van't Hoff γ\gamma. Khi nhiệt độ đổi từ T1T_1 sang T2T_2:

v2v1=γT2−T110\frac{v_2}{v_1} = \gamma^{\frac{T_2 - T_1}{10}}

  • Hiệu T2−T1T_2 - T_1 như nhau dù tính theo ∘C\mathrm{^\circ C} hay K, nên không cần cộng 273273.
  • Số mũ T2−T110\dfrac{T_2 - T_1}{10} có thể là số thập phân (khi hiệu nhiệt độ không là bội của 1010); dùng máy tính.
  • Hạ nhiệt độ: T2<T1T_2 < T_1 thì số mũ âm, tốc độ giảm.

2. Tốc độ và thời gian

Phản ứng nhanh gấp rr lần thì hoàn thành trong thời gian ngắn hơn rr lần (cùng lượng chất):

t1t2=v2v1=γT2−T110\frac{t_1}{t_2} = \frac{v_2}{v_1} = \gamma^{\frac{T_2 - T_1}{10}}

3. Nhiệt độ và nồng độ cùng đổi

Hai tác dụng độc lập nên tỉ số nhân với nhau: hệ số do nhiệt độ (kk đổi theo γ\gamma) nhân với hệ số do nồng độ (theo số mũ trong biểu thức tốc độ):

v2v1=γT2−T110×∏(C2C1)mu˜\frac{v_2}{v_1} = \gamma^{\frac{T_2 - T_1}{10}} \times \prod\left(\frac{C_2}{C_1}\right)^{\text{mũ}}

4. Bảo quản thực phẩm

Thức ăn hỏng do các phản ứng (vi sinh vật phát triển, oxi hoá…) có hệ số nhiệt độ γ\gamma riêng. Hạ nhiệt độ từ T1T_1 xuống T2T_2 làm thời gian bảo quản tăng

t2=t1⋅γT1−T210t_2 = t_1 \cdot \gamma^{\frac{T_1 - T_2}{10}}

Mô hình chỉ gần đúng trong khoảng nhiệt độ thông thường; gần 0 ∘C0\ ^\circ\mathrm{C} hay khi nước đóng băng thì cơ chế đổi, không dùng công thức này.

Tương tácNúm nhiệt độ
70 °C0,01110^210^4020406080100T (°C); trục đứng: v/v₁ (thang logarit)
Thời gian: 24,0 phút → 3,0 phút
Nóng hơn: nhanh hơn, thời gian ngắn hơn.

Bấm ví dụ rồi tăng T₂ từng 10 °C và đếm các lần nhân γ; đổi γ sang 3; kéo T₂ xuống dưới T₁ để thấy thời gian dài ra.

Tương tácTủ lạnh và sữa tươi
❄5 °CỞ 30 °C: 6 giờỞ 5 °C: 2,5 ngày→thanh xám = thời gian ban đầu (độ dài 1×)

Chọn sữa, đặt 5 °C và so với 30 °C; thử thịt (γ = 3); kéo xuống dưới 0 °C để thấy cảnh báo.

02Tóm tắt

ÝCông thức
Quy tắc Van't Hoffv2v1=γT2−T110\dfrac{v_2}{v_1} = \gamma^{\dfrac{T_2 - T_1}{10}}
Thời giant1t2=v2v1\dfrac{t_1}{t_2} = \dfrac{v_2}{v_1}
Nhiệt độ và nồng độNhân hệ số của từng tác dụng
Bảo quản lạnht2=t1 γ(T1−T2)/10t_2 = t_1\,\gamma^{(T_1 - T_2)/10}

03Mở rộng

Phương trình Arrhenius

Quy tắc Van't Hoff là dạng gần đúng của phương trình Arrhenius k=A e−Ea/(RT)k = A\,e^{-E_a/(RT)}, với TT tính bằng K. Từ đó ln⁡k2k1=EaR(1T1−1T2)\ln\dfrac{k_2}{k_1} = \dfrac{E_a}{R}\left(\dfrac{1}{T_1} - \dfrac{1}{T_2}\right). Với Ea=50 kJ/molE_a = 50\ \text{kJ/mol} quanh 300 K300\ \text{K}, γ≈1,9\gamma \approx 1{,}9; với EaE_a lớn hơn thì γ\gamma lớn hơn, nên phản ứng có EaE_a cao nhạy với nhiệt độ hơn. Hệ số γ\gamma cũng giảm nhẹ khi nhiệt độ cao.

Tiếp theoPhương pháp →