Arrheniuse võrrandi definitsioon

Candela Rocío Barbisan | juuni. 2022
Keemiainsener

See võrrand on Van't Hoffi võrrandi modifikatsioon ja põhineb empiirilistel andmetel, st kõige sobivama korrelatsiooni leidmiseks läbiviidud ja uuritud kogemustel. Nende väljendus on kokku võetud järgmiselt:

kus k on reaktsiooni kineetiline konstant, A on sagedustegur (konstant, mis hõlmab kokkupõrgete sagedust), Ea on Energia reaktsiooni läbiviimiseks vajalik aktiveerimine (J/mol), st minimaalne vajalik energia molekulide vahel on tõhusad kokkupõrked, R (J/K.mol) on universaalne gaasikonstant ja T on tegelik a temperatuuri reaktsioonist.

Tuleb märkida, et k väärtuse, mis on unikaalne antud temperatuuri jaoks, saab saada Seadus kohta reaktsiooni kiirus edasi:

olles v kiirust reaktsiooni tüübist: A + B → C. Kus n ja m on reaktsioonijärjestused A ja B suhtes.

Eksperimentaalselt on täheldatud, et kiirus a keemiline reaktsioon suureneb temperatuuri tõustes. Samal ajal suureneb reaktsioonikiiruse konstant temperatuuri tõustes ja aktiveerimisenergia vähenedes. Siiski märgime, et sõltuvus reaktsioonikiiruse konstandi ja temperatuuri vahel on eksponentsiaalne, kuid me näeme palju kordi, et võrrand on muudetud selle logaritmiliseks vormiks, nii et lineariseeritud:

See mudel võimaldab leida lineaarse regressiooni, kus ordinaattelge tähistab ln (k) olles abstsissil (1/T), kus ln (A) on ordinaat lähtepunktile ja ln (A) on kalle -Ea/R.

Kohaldatavus

Esimene ja kõige levinum kasutusala on keemilise reaktsiooni kiiruskonstandi määramine ja Selle väärtuse järgi on võimalik (kiirusseaduse järgi) määrata ka kiirus reaktsioon. Vahepeal on Arrheniuse võrrand kasulik ka aktiveerimisenergia tundmiseks ja mõlema väärtuse vahelise sõltuvuse jälgimiseks.

Näiteks kui reaktsioonikiiruse konstantide väärtused määrati erinevatel temperatuuridel, siis kõvera kaldest ln (k) vs. (1/T) on võimalik saada reaktsiooni aktiveerimisenergia väärtus.

*Teose illustratsioon"Uurimine Rakendatakse mineraalide töötlemise ja hüdrometallurgia jaoks", avaldas 2015. aastal UAdeC

Siin näete ülaltoodud lineariseerimist.

Aktiveerimisenergia väärtus annab meile aimu, kuidas kiirus reageerib temperatuurimuutustele, st Kõrge aktiveerimisenergia vastab reaktsioonikiirusele, mis on väga tundlik temperatuuri suhtes (järsu kaldega), arvestades, et väike aktiveerimisenergia vastab reaktsioonikiirusele, mis on suhteliselt tundetu muutuste suhtes temperatuuri.

Teisest küljest, kui aktiveerimisenergia ja reaktsioonikiiruse konstandi väärtus antud juures temperatuuril, võimaldab mudel ennustada reaktsiooni kiirust teisel antud temperatuuril, kuna kahe tingimuse korral sul on erinev:

Teistes valdkondades, nagu materjalitehnika ja toidud, on see võrrand välja töötatud ja rakendatud mudelites, mis võimaldavad reaktsiooni temperatuuri muutuste põhjal ennustada omadusi ja käitumist.

Samuti kasutatakse seda võrrandit elektroonika valdkonnas metallhüdriidakude ja nende kasutusea uurimiseks. Lisaks töötati see võrrand välja difusioonikoefitsientide, roomekiiruste ja muu termilise modelleerimise saamiseks.

Piirangud

Selle võrrandi kõige levinum piirang on selle rakendatavus ainult vesilahustes. Kuigi seda muudeti tahketele ainetele kasutamiseks, pakuti seda põhimõtteliselt lahusteks, mille lahustiks on vesi.

Samuti tuleb märkida, et see on empiiriline ja mitte täpne mudel, mis põhineb mitmel kogemusel ja statistilistel tulemustel.