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2.8 : 温度变化对反应速率的影响

阿伦尼乌斯方程,

许多化学反应的活化能和速率常数 k 相关。

Figure1

在此方程中,R 是理想气体常数,其值为 8.314 J/mol·K,T 是以开尔文为单位的温度,Ea 是以焦耳每摩尔为单位的活化能,e 是常数 2.7183,A 是常数,称为频率因子,它与碰撞频率和反应分子的方向有关。

频率因子 A 反映了反应条件有利于反应物分子之间正确定向碰撞的程度。 有效定向碰撞的概率增加会导致 A 值更大和反应速率更快。

指数项 e−Eₐ/RT 描述了活化能对反应速率的影响。 根据分子运动理论,物质的温度是其组成原子或分子的平均动能的量度——较低的活化能导致更多的能量充分的分子和更快的反应。

指数项还描述了温度对反应速率的影响。 温度越高,代表拥有足够能量 (RT)来克服活化势垒 (Ea) 的分子比例相应越大。 这会产生更高的速率常数值和相应更快的反应速率。

反应物碰撞过程中形成产物所需的最小能量称为活化能(Ea)。 所需的活化能和碰撞反应物分子提供的动能的差异是影响化学反应速率的主要因素。 如果活化能远大于分子的平均动能,则反应将缓慢发生,因为只有少数快速移动的分子才有足够的能量进行反应。 如果活化能远小于分子的平均动能,则大部分分子将具有足够的能量,反应将快速进行。

反应图广泛用于化学动力学中,以说明感兴趣的反应的各种性质。 它显示了化学系统在发生反应时能量如何变化,将反应物转化为产物。

本文改编自 Openstax, Chemistry 2e, Section 12.5: Collision Theory.

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Temperature ChangeReaction RateArrhenius EquationActivation EnergyRate ConstantIdeal Gas ConstantFrequency FactorCollision FrequencyOrientation Of MoleculesEffectively Oriented CollisionsExponential TermKinetic Molecular TheoryAverage Kinetic EnergyActivation BarrierProduct Formation

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