Arrhenius egyenlet

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. május 5-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzéshez 1 szerkesztés szükséges .

Az Arrhenius-egyenlet egy kémiai reakció sebességi állandójának a hőmérséklettől való függését állapítja meg . $k$ $T$

Az egyszerű ütközési modell szerint két kiindulási anyag között kémiai reakció csak ezen anyagok molekuláinak ütközése következtében jöhet létre. De nem minden ütközés vezet kémiai reakcióhoz. Le kell győzni egy bizonyos energiagátat , hogy a molekulák reagálni kezdjenek egymással. Vagyis a molekuláknak rendelkezniük kell egy bizonyos minimális energiával ( aktivációs energiával ), hogy leküzdjék ezt az akadályt. A molekulák kinetikus energiájára vonatkozó Boltzmann-eloszlásból ismert, hogy az energiával rendelkező molekulák száma arányos . Ennek eredményeként a kémiai reakció sebességét egy egyenlet reprezentálja, amelyet Svante Arrhenius svéd kémikus kapott termodinamikai megfontolások alapján: $E_{a}$ $E>E_{a}$ ${\displaystyle \exp {\left(-{\frac {E_{a}}{RT}}\right)))$

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

Itt a preexponenciális tényező ( frekvenciafaktor ) jellemzi a reagáló molekulák ütközésének gyakoriságát, az univerzális gázállandó . $A$ $R$

Az aktív ütközések elméletének keretében ez a hőmérséklettől függ, de ez a függés meglehetősen lassú: $A$

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

Ennek a paraméternek a becslései azt mutatják, hogy a 200 °C és 300 °C közötti hőmérséklet-változás az ütközési gyakoriság 10%-os változásához vezet. $A$

Az aktivált komplex elmélet keretein belül más , a kitevőnél gyengébb hőmérséklet-függéseket kapunk. $A$

a gyakorisági tényező azt is mutatja, hogy az aktivált részecskék (amelyek elegendő energiával rendelkeznek a kémiai reakcióhoz) az összes részecskék számához viszonyítva $A$ $A=N_{aktiválva}/N$

Arrhenius egyenlet differenciál alakban:

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

Az Arrhenius-egyenlet a kémiai kinetika egyik alapegyenletévé vált , az aktiválási energia pedig az anyagok reaktivitásának fontos mennyiségi jellemzőjévé vált.

A kémiai reakciók sebességének alacsony hőmérsékleti határa

Az Arrhenius-egyenletből az következik, hogy amint a hőmérséklet az abszolút nullára hajlik, bármely anyag kémiai aktivitása eltűnik. Valójában a kvantummechanikai alagúthatások rendkívül alacsony hőmérsékleten válnak jelentőssé . Ennek eredményeként az Arrhenius-egyenlet már nem érvényes alacsony hőmérsékleten. A kémiai reakciók sebességének alacsony hőmérsékleti határa van: ahogy a hőmérséklet közeledik az abszolút nullához, a reakciósebesség exponenciális függése a hőmérséklettől megszűnik, a kémiai reakciók sebessége megszűnik a hőmérséklettől, és eléri a végső nullától eltérő értéket. . [egy]

Lásd még

Jegyzetek

↑ V. I. Gol'danskii , " A kémiai reakciók sebességének kvantum-alacsony hőmérsékleti határának jelensége ", Usp. Khim., 44:12 (1975), 2121-2149; Russian Chem. Reviews 44:12 (1975), 1019-1035

Irodalom

Stiller V. Arrhenius-egyenlet és a nem egyensúlyi kinetika. - M . : Mir, 2000. - 176 p.