Définition de l'équation d'Arrhenius

Candela Rocio Barbisan | Juin. 2022
Ingénierie chimique

Cette équation est une modification de l'équation de Van't Hoff et est basée sur des données empiriques, c'est-à-dire des expériences réalisées et étudiées pour trouver la corrélation qui correspond le mieux. Leur expression se résume à :

Où, k est la constante cinétique de la réaction, A est le facteur de fréquence (une constante impliquant la fréquence des collisions), Ea est le énergie d'activation (J/mol) nécessaire pour effectuer la réaction, c'est-à-dire l'énergie minimale nécessaire pour il y a des collisions effectives entre molécules, R (J/K.mol) est la constante universelle des gaz et T est la constante réelle la Température de réaction.

Il est à noter que la valeur de k, unique pour une température donnée, peut être obtenue à partir de la Droit de vitesse de réaction plus loin:

être v le la rapidité de réaction, pour une réaction de type: A + B → C. Où n et m sont les ordres de réaction par rapport à A et B.

Expérimentalement, on observe que la vitesse d'un réaction chimique augmente avec l'augmentation de la température. Pendant ce temps, la constante de vitesse de réaction augmentera avec l'augmentation de la température et la diminution de l'énergie d'activation. Cependant, nous notons que la dépendance entre la constante de vitesse de réaction et la température est exponentielle, cependant, plusieurs fois nous verrons l'équation modifiée à sa forme logarithmique, donc linéarisé :

Ce modèle nous permet de trouver une régression linéaire où l'axe des ordonnées est représenté par ln (k) en abscisse (1/T), ayant ln (A) en ordonnée à l'origine et ln (A) en pente -Oreille.

Applicabilité

La première et la plus courante utilisation est la détermination de la constante de vitesse de la réaction chimique et, A partir de cette valeur, il est également possible (par Speed ​​Law) de déterminer la vitesse de réaction. Pendant ce temps, l'équation d'Arrhenius est également utile pour connaître l'énergie d'activation et observer la dépendance entre les deux valeurs.

Par exemple, si les valeurs des constantes de vitesse de réaction étaient déterminées pour différentes températures, à partir de la pente de la courbe ln (k) vs. (1/T) il est possible d'obtenir la valeur de l'énergie d'activation de la réaction.

*Illustration de l'oeuvre"Rechercher Appliqué à la minéralurgie et à l'hydrométallurgie", publié en 2015, par l'UAdeC

Ici vous pouvez voir la linéarisation soulevée ci-dessus.

La valeur de l'énergie d'activation nous donne une idée de la façon dont la vitesse réagit aux changements de température, c'est-à-dire une La Haute Energie d'Activation correspond à une vitesse de réaction très sensible à la température (avec une forte pente), alors qu'une petite énergie d'activation correspond à une vitesse de réaction relativement insensible aux variations de Température.

D'autre part, si l'Énergie d'Activation et la valeur de la vitesse de réaction constantes à un température, le modèle permet de prédire la vitesse de réaction à une autre température donnée, puisque pour deux conditions différent tu as:

Dans d'autres domaines, tels que l'ingénierie des matériaux et nourriture, cette équation a été développée et implémentée dans des modèles qui permettent de prédire les propriétés et les comportements à partir des changements de températures de réaction.

De même, cette équation est utilisée dans le domaine de l'électronique pour l'étude des batteries à hydrure métallique et de leur durée de vie. De plus, cette équation a été développée pour obtenir des coefficients de diffusion, des taux de fluage et d'autres modélisations thermiques.

Limites

La limite la plus répandue de cette équation est son applicabilité uniquement dans les solutions aqueuses. Bien qu'elle ait été modifiée pour être appliquée aux solides, en principe, elle a été proposée pour des solutions dont le solvant est l'eau.

De même, il convient de noter qu'il s'agit d'un modèle empirique et non exact, basé sur de multiples expériences et résultats statistiques.