Arrheniuksen yhtälö

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 5. toukokuuta 2021 tarkistetusta versiosta . vahvistus vaatii 1 muokkauksen .

Arrhenius-yhtälö määrittää kemiallisen reaktion nopeusvakion riippuvuuden lämpötilasta . $k$ $T$

Yksinkertaisen törmäysmallin mukaan kemiallinen reaktio kahden alkuaineen välillä voi tapahtua vain näiden aineiden molekyylien törmäyksen seurauksena. Mutta jokainen törmäys ei johda kemialliseen reaktioon. On tarpeen voittaa tietty energiaeste , jotta molekyylit alkavat reagoida toistensa kanssa. Eli molekyyleillä on oltava tietty vähimmäisenergia ( aktivointienergia ) tämän esteen voittamiseksi. Molekyylien kineettisen energian Boltzmann-jakaumasta tiedetään, että energiaa sisältävien molekyylien lukumäärä on verrannollinen . Tämän seurauksena kemiallisen reaktion nopeutta edustaa yhtälö, jonka ruotsalainen kemisti Svante Arrhenius sai termodynaamisista näkökohdista: $E_{a}$ $E>E_{a}$ ${\displaystyle \exp {\left(-{\frac {E_{a}}{RT}}\right)))$

k(T)=A\cdot e^{{-E_{a}}/{RT}}.

Tässä preeksponentiaalinen kerroin ( taajuustekijä ) kuvaa reagoivien molekyylien törmäystaajuutta, on universaali kaasuvakio . $A$ $R$

Aktiivisten törmäysten teorian puitteissa se riippuu lämpötilasta, mutta tämä riippuvuus on melko hidasta: $A$

A=a\cdot {\sqrt {T}).

Tämän parametrin arviot osoittavat, että lämpötilan muutos välillä 200 °C - 300 °C johtaa törmäystaajuuden muutokseen 10 %. $A$

Aktivoidun kompleksin teorian puitteissa saadaan muita riippuvuuksia lämpötilasta, mutta kaikissa tapauksissa eksponenttia heikompia. $A$

taajuuskerroin näyttää myös aktivoituneiden hiukkasten osuuden (joilla on tarpeeksi energiaa kemialliseen reaktioon) suhteessa hiukkasten kokonaismäärään $A$ $A=N_{aktivoitu}/N$

Arrhenius-yhtälö differentiaalimuodossa:

{\frac {d\ln k}{dT}}={\frac {E_{a}}{RT^{2}}}

Arrhenius-yhtälöstä on tullut yksi kemiallisen kinetiikan perusyhtälöistä , ja aktivaatioenergiasta on tullut tärkeä aineiden reaktiivisuuden kvantitatiivinen ominaisuus.

Kemiallisten reaktioiden nopeuden matala lämpötilaraja

Arrhenius-yhtälöstä seuraa, että kun lämpötila pyrkii absoluuttiseen nollaan, minkä tahansa aineen kemiallinen aktiivisuus katoaa. Itse asiassa kvanttimekaaniset tunnelointivaikutukset tulevat merkittäviksi erittäin matalissa lämpötiloissa . Tämän seurauksena Arrhenius-yhtälö ei enää päde matalissa lämpötiloissa. Kemiallisten reaktioiden nopeudella on matala lämpötilaraja: lämpötilan lähestyessä absoluuttista nollaa reaktionopeuden eksponentiaalinen riippuvuus lämpötilasta häviää, kemiallisten reaktioiden nopeus lakkaa olemasta riippuvainen lämpötilasta ja saavuttaa lopullisen nollasta poikkeavan arvon. . [yksi]

Katso myös

Muistiinpanot

↑ V. I. Gol'danskii , " Kemiallisten reaktioiden nopeuden matalan lämpötilan kvanttirajan ilmiö ", Usp. Khim., 44:12 (1975), 2121-2149; Russian Chem. Reviews 44:12 (1975), 1019-1035

Kirjallisuus

Stiller V. Arrhenius-yhtälö ja epätasapainokinetiikka. - M . : Mir, 2000. - 176 s.