Температура и скорость реакции
Открытая химия / Химическая кинетика / Открытая химия / Химическая кинетика / Температура и скорость реакции Температура и скорость реакции
Страница 1

При фиксированной температуре реакция возможна, если взаимодействующие молекулы обладают определнным запасом энергии. Аррениус эту избыточную энергию назвал энергией активации, а сами молекулы активированными.

Модель 5.2. Распределение Максвелла

По Аррениусу константа скорости k и энергия активации Ea связаны соотношением, получившим название уравнения Аррениуса:

height=42 src=

 

(5.3)

Здесь A – предэкспоненциальный множитель, R – универсальная газовая постоянная, T – абсолютная температура.

Таким образом, при постоянной температуре скорость реакции определяет Ea. Чем больше Ea, тем меньше число активных молекул и тем медленнее протекает реакция. При уменьшении Ea скорость возрастает, а при Ea = 0 реакция протекает мгновенно.

Величина Ea характеризует природу реагирующих веществ и определяется экспериментально из зависимости k = f (T). Записав уравнение (5.3) в логарифмическом виде и решая его для констант при двух температурах, находим Ea:

  height=54 src=  

  height=92 src=  

Если Ea = 50–100 кДж∙моль–1, то из уравнения Аррениуса следует, что при изменении температуры реакции на 10 градусов ее скорость изменится в 2–4 раза. Это правило было эмпирически установленно Вант-Гоффом:

height=54 src=

   

  height=60 src=  

γ – температурный коэффициент скорости химической реакции. Правило Вант-Гоффа имеет ограниченное применение, поскольку величина γ зависит от температуры, а вне области Ea = 50–100 кДж ∙ моль–1 это правило вообще не выполняется.

На рис. 5.4 видно, что затрачиваемая на перевод начальных продуктов в активное состояние (А* – активированный комплекс) энергия затем полностью или частично вновь выделяется при переходе к конечным продуктам. Разность энергий начальных и конечных продуктов определяет ΔH реакции, которая от энергии активации не зависит.

Таким образом, по пути из исходного состояния в конечное система должна преодолеть энергетический барьер. Только активные молекулы, обладающие в момент столкновения необходимым избытком энергии, равным Ea, могут преодолеть этот барьер и вступить в химическое взаимодействие. С ростом температуры увеличивается доля активных молекул в реакционнной среде.

height=300 src=

Рисунок 5.4

Реакционный путь экзотермической и эндотермической реакции A + B → D; A* – переходное состояние, активированный комплекс

Страницы: 1 2

Смотрите также

Распылительные сушилки
...

Бензойная кислота
Систематическое наименование   бензойная кислота Традиционные названия        бензойная кислота Химическая формула   C6H5COOH Молярная масса 122.12 г/моль Физические свойства ...

Процесс производства труб из ПЭ методом экструзии
...