Влияние температуры на скорость реакции
При повышении температуры большинство химических реакций протекает быстрее, а при охлаждении — медленнее. Это связано с тем, что частицы движутся быстрее и чаще сталкиваются с энергией, достаточной для реакции.
Скорость химической реакции определяется изменением концентрации веществ за единицу времени. Температура влияет на движение частиц: при нагревании их средняя кинетическая энергия возрастает, поэтому столкновения происходят чаще и становятся более энергичными. Доля столкновений, приводящих к превращению веществ, увеличивается.
При повышении температуры на каждые \(10\ ^\circ\mathrm{C}\) скорость большинства реакций увеличивается примерно в \(2\)–\(4\) раза. При понижении температуры на \(10\ ^\circ\mathrm{C}\) скорость уменьшается примерно в \(2\)–\(4\) раза.
Здесь \(v_1\) и \(v_2\) — скорости реакции при температурах \(T_1\) и \(T_2\), а \(\gamma\) — температурный коэффициент, обычно равный \(2\)–\(4\). Температуры в этой формуле можно подставлять в градусах Цельсия, если используется только их разность.
Если \(\gamma=2\) и температуру повысили с \(20\ ^\circ\mathrm{C}\) до \(40\ ^\circ\mathrm{C}\), температура увеличилась на два интервала по \(10\ ^\circ\mathrm{C}\). Поэтому скорость возрастёт в \(2^2=4\) раза.
Повышение температуры обычно ускоряет реакцию, но не означает обязательного увеличения выхода продукта. На выход влияют также химическое равновесие, обратимость реакции и другие условия. Температура — лишь один из факторов скорости химической реакции.
Во сколько раз изменится скорость реакции при повышении температуры на \(20\ ^\circ\mathrm{C}\), если \(\gamma=3\)?
Главное
- При нагревании большинство реакций ускоряется, при охлаждении — замедляется.
- По правилу Вант-Гоффа изменение температуры на \(10\ ^\circ\mathrm{C}\) изменяет скорость примерно в \(2\)–\(4\) раза.
- Для нескольких интервалов используют формулу \(v_2/v_1=\gamma^{(T_2-T_1)/10}\).