Уравнение Аррениуса
Уравнение Аррениуса показывает, как константа скорости реакции \(k\) зависит от температуры и энергии активации. При повышении температуры константа скорости обычно увеличивается, поэтому реакция идёт быстрее.
Формула
Здесь \(k\) — константа скорости; \(A\) — предэкспоненциальный множитель, связанный с частотой и ориентацией эффективных столкновений; \(E_a\) — энергия активации, Дж/моль; \(R=8{,}31\ \mathrm{Дж/(моль\cdot К)}\) — универсальная газовая постоянная; \(T\) — абсолютная температура в кельвинах. Число \(e\) — основание натурального логарифма.
Для сравнения скоростей одной реакции при двух температурах используют логарифмическую форму:
Если \(T_2>T_1\), то \(1/T_1-1/T_2>0\), поэтому \(k_2>k_1\) при постоянной энергии активации и неизменном механизме реакции.
Для реакции с большой энергией активации повышение температуры особенно сильно увеличивает \(k\): доля частиц, способных преодолеть энергетический барьер, возрастает. Поэтому нагревание обычно ускоряет реакцию, но само значение увеличения находят по формуле Аррениуса.
Уравнение Аррениуса описывает влияние температуры на константу скорости. Оно не является кинетическим уравнением реакции и не определяет порядок реакции. Кроме того, катализатор снижает энергию активации, но не обязан изменять положение химического равновесия.
Что произойдёт с константой скорости при повышении температуры, если остальные условия неизменны?
Главное
- Уравнение Аррениуса: \(k=A\cdot e^{-E_a/(RT)}\).
- Температуру подставляют только в кельвинах, а энергию активации — в единицах, согласованных с \(R\).
- При нагревании константа скорости обычно возрастает; чем больше \(E_a\), тем сильнее температурная зависимость.