Войдите в систему

Уравнение Аррениуса соотносит энергию активации и константу скорости, k, для химических реакций. В уравнении Аррениуса k = AE-EA/RT, R — идеальная газовая константа, которая имеет значение 8.314 Дж/моль·K, T — температура на шкале Кельвина, EA — энергия активации в Дж/моле, e — константа 2.7183, а A — константа, называемая частотным коэффициентом, которая связана с частотой столкновений и ориентацией реагирующих молекул.

Уравнение Аррениуса можно использовать для вычисления энергии активации реакции на экспериментальных кинетических данных. Удобный подход к определению EA для реакции предполагает измерение k при двух или более различных температурах. В ней используется модифицированная версия уравнения Аррениуса, которая принимает форму линейного уравнения:

Eq1

График ln k в сравнении с 1/T линейный с уклоном, равным -a/R и y-отсекаемый равным ln A.

Рассмотрим следующую реакцию:

Eq2

Энергия активации этой реакции может быть определена, если изменение постоянной скорости с температурой известно из кинетических данных реакции, как показано на рисунке.

Температура (K) Постоянная скорости (л/моль/с)
555 3.52 × 10–7
575 1.22 × 10–6
645 8.59 × 10–5
700 1.16 × 10–3
781 3.95× 10–2

Предоставленные данные могут быть использованы для получения значений обратной от температуры (1/T) и природного лога k (ln k).

1/T (K–1) ln k
1.80 × 10–3 –14.860
1.74 × 10–3 –13.617
1.55 × 10–3 –9.362
1.43 × 10–3 –6.759
1.28 × 10–3 –3.231

Image1

На графике производных точек данных с ln k по сравнению с 1/T создается линейный график, показанный линейной зависимостью между ln k и 1/T, как показано на рисунке.

Наклон линии, соответствующий энергии активации, можно оценить с помощью двух экспериментальных пар данных.

Eq3

Альтернативный подход к извлечению энергии активации предполагает использование постоянной скорости при двух различных температурах. При таком подходе уравнение Аррениуса переупорядочено до удобной двухточечной формы:

Eq4

При перестановке уравнения генерируется выражение для энергии активации.

Eq5

Подстановка двух пар данных и дальнейшие расчеты дают значение энергии активации в джоулях на моль или киложоулях на моль.

Eq6

Этот альтернативный двухточечный подход дает тот же результат, что и графический подход. Однако на практике графический подход обычно обеспечивает более надежные результаты при работе с фактическими экспериментальными данными.

Этот текст адаптирован из Openstax, Химия 2е изд., раздел 12.5: Теория столкновений.

Теги

Arrhenius PlotsChemical Reaction RateTemperature DependenceArrhenius EquationRate ConstantAbsolute TemperatureFrequency FactorActivation EnergyNon exponential FormLinear FunctionSlope ValueY interceptNatural LogarithmArrhenius PlotInverse Of TemperatureKinetic DataExperimentsReactionsStraight LineGas ConstantKelvinActivation Energy ValueFrequency Factor Value

Из главы 13:

article

Now Playing

13.8 : Графики Аррениуса

Химическая кинетика

37.1K Просмотры

article

13.1 : Скорость реакции

Химическая кинетика

49.8K Просмотры

article

13.2 : Измерение скорости реакции

Химическая кинетика

23.7K Просмотры

article

13.3 : Закон о концентрации и скорости

Химическая кинетика

29.1K Просмотры

article

13.4 : Определение порядка реакции

Химическая кинетика

54.0K Просмотры

article

13.5 : Закон интегрированной скорости: зависимость концентрации от времени

Химическая кинетика

33.5K Просмотры

article

13.6 : Период полураспада реакции

Химическая кинетика

33.3K Просмотры

article

13.7 : Зависимость температуры от скорости реакции

Химическая кинетика

80.2K Просмотры

article

13.9 : Механизмы реакции

Химическая кинетика

24.6K Просмотры

article

13.10 : Шаги, определяющие скорость

Химическая кинетика

30.9K Просмотры

article

13.11 : Катализ

Химическая кинетика

26.0K Просмотры

article

13.12 : Ферменты

Химическая кинетика

79.8K Просмотры

JoVE Logo

Исследования

Образование

О JoVE

Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены