Arrhenius ligning

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 5. maj 2021; verifikation kræver 1 redigering .

Arrhenius-ligningen fastslår afhængigheden af hastighedskonstanten for en kemisk reaktion af temperaturen . $k$ $T$

Ifølge den simple kollisionsmodel kan en kemisk reaktion mellem to begyndelsesstoffer kun ske som følge af sammenstødet af disse stoffers molekyler . Men ikke enhver kollision fører til en kemisk reaktion. Det er nødvendigt at overvinde en vis energibarriere , så molekylerne begynder at reagere med hinanden. Det vil sige, at molekyler skal have en vis minimumsenergi ( aktiveringsenergi ) for at overvinde denne barriere. Fra Boltzmann-fordelingen for molekylers kinetiske energi ved man, at antallet af molekyler med energi er proportional med . Som et resultat er hastigheden af en kemisk reaktion repræsenteret af en ligning, der blev opnået af den svenske kemiker Svante Arrhenius fra termodynamiske overvejelser: $E_{a}$ $E>E_{a}$ ${\displaystyle \exp {\left(-{\frac {E_{a}}{RT}}\right)))$

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

Her karakteriserer den præ-eksponentielle faktor ( frekvensfaktor ) hyppigheden af kollisioner af de reagerende molekyler, er den universelle gaskonstant . $EN$ $R$

Inden for rammerne af teorien om aktive kollisioner afhænger det af temperaturen, men denne afhængighed er ret langsom: $EN$

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

Estimater af denne parameter viser, at en temperaturændring i området fra 200 °C til 300 °C fører til en ændring i kollisionsfrekvensen med 10 %. $EN$

Inden for rammerne af den aktiverede kompleksteori opnås andre afhængigheder af temperatur, men i alle tilfælde svagere end eksponenten. $EN$

frekvensfaktoren viser også andelen af aktiverede partikler (som har energi nok til en kemisk reaktion) i forhold til det samlede antal partikler $EN$ $A=N_{aktiveret}/N$

Arrhenius-ligning i differentialform:

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

Arrhenius-ligningen er blevet en af de grundlæggende ligninger for kemisk kinetik , og aktiveringsenergien er blevet en vigtig kvantitativ karakteristik af stoffers reaktivitet.

Lav temperaturgrænse for hastigheden af kemiske reaktioner

Det følger af Arrhenius-ligningen, at når temperaturen har en tendens til det absolutte nulpunkt, forsvinder den kemiske aktivitet af ethvert stof. Faktisk bliver kvantemekaniske tunneleffekter betydelige ved ekstremt lave temperaturer . Som et resultat holder Arrhenius-ligningen ikke længere ved lave temperaturer. Der er en lavtemperaturgrænse for hastigheden af kemiske reaktioner: Når temperaturen nærmer sig det absolutte nulpunkt, forsvinder reaktionshastighedens eksponentielle afhængighed af temperaturen, hastigheden af kemiske reaktioner holder op med at afhænge af temperaturen og når en endelig værdi, der ikke er nul . [en]

Se også

Noter

↑ V. I. Gol'danskii , " Fænomenet med kvantelavtemperaturgrænsen for hastigheden af kemiske reaktioner ", Usp. Khim., 44:12 (1975), 2121-2149; Russian Chem. Reviews 44:12 (1975), 1019-1035

Litteratur

Stiller V. Arrhenius-ligning og ikke-ligevægtskinetik. - M . : Mir, 2000. - 176 s.

Arrhenius ligning

Lav temperaturgrænse for hastigheden af ​​kemiske reaktioner

Se også

Noter

Litteratur

Lav temperaturgrænse for hastigheden af kemiske reaktioner