अरहेनियस समीकरण परिभाषा

कैंडेला रोशियो बारबिसन | जून. 2022
रासायनिक इंजीनियर

यह समीकरण वैंट हॉफ समीकरण का एक संशोधन है और यह अनुभवजन्य डेटा पर आधारित है, अर्थात, सबसे उपयुक्त सहसंबंध को खोजने के लिए किए गए अनुभव और अध्ययन किए गए हैं। उनका अभिव्यक्ति को संक्षेप में प्रस्तुत किया गया है:

जहां, k प्रतिक्रिया का गतिज स्थिरांक है, A आवृत्ति कारक है (टकरावों की आवृत्ति को शामिल करने वाला स्थिरांक), Ea है ऊर्जा सक्रियण (J / mol) की प्रतिक्रिया को अंजाम देने के लिए आवश्यक है, अर्थात न्यूनतम ऊर्जा के लिए आवश्यक है अणुओं के बीच प्रभावी टक्कर होती है, R (J/K.mol) सार्वत्रिक गैस स्थिरांक है और T वास्तविक है तापमान प्रतिक्रिया का।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि दिए गए तापमान के लिए अद्वितीय k का मान से प्राप्त किया जा सकता है कानून का प्रतिक्रिया गति आगे:

होने के नाते रफ़्तार प्रतिक्रिया की, प्रकार की प्रतिक्रिया के लिए: ए + बी → सी। जहां ए और बी के संबंध में एन और एम प्रतिक्रिया आदेश हैं।

प्रायोगिक तौर पर, यह देखा गया है कि a. की गति रासायनिक प्रतिक्रिया बढ़ते तापमान के साथ बढ़ता है। इस बीच, बढ़ते तापमान और घटती सक्रियता ऊर्जा के साथ प्रतिक्रिया दर स्थिरांक में वृद्धि होगी। हालांकि, हम ध्यान दें कि प्रतिक्रिया दर स्थिर और तापमान के बीच निर्भरता है घातांक, हालांकि, कई बार हम समीकरण को इसके लघुगणकीय रूप में संशोधित होते हुए देखेंगे, इसलिए रेखीयकृत:

यह मॉडल हमें एक रैखिक प्रतिगमन खोजने की अनुमति देता है जहां कोटि अक्ष को ln. द्वारा दर्शाया जाता है (के) एब्सिस्सा (1/टी) पर, एलएन (ए) मूल के लिए समन्वय के रूप में और एलएन (ए) ढलान के रूप में -कान।

प्रयोज्यता

पहला और सबसे आम उपयोग रासायनिक प्रतिक्रिया की दर स्थिरांक का निर्धारण है और, इस मान से की गति निर्धारित करना (स्पीड लॉ द्वारा) भी संभव है प्रतिक्रिया। इस बीच, अरहेनियस समीकरण सक्रियण ऊर्जा को जानने और दोनों मूल्यों के बीच निर्भरता का निरीक्षण करने के लिए भी उपयोगी है।

उदाहरण के लिए, यदि अलग-अलग तापमानों के लिए प्रतिक्रिया दर स्थिरांक के मान वक्र ln (k) बनाम वक्र के ढलान से निर्धारित किए गए थे। (1/टी) प्रतिक्रिया के सक्रियण ऊर्जा मूल्य प्राप्त करना संभव है।

*काम का चित्रण"शोध करना खनिज प्रसंस्करण और हाइड्रोमेटालर्जी के लिए लागू", 2015 में UAdeC. द्वारा प्रकाशित किया गया

यहां आप ऊपर उठाए गए रैखिककरण को देख सकते हैं।

सक्रियण ऊर्जा का मूल्य हमें इस बात का अंदाजा देता है कि तापमान में परिवर्तन के संबंध में गति कैसे प्रतिक्रिया करती है, अर्थात a उच्च सक्रियण ऊर्जा एक प्रतिक्रिया दर से मेल खाती है जो तापमान के प्रति बहुत संवेदनशील होती है (एक तेज ढलान के साथ), जबकि, एक छोटी सक्रियण ऊर्जा एक प्रतिक्रिया दर से मेल खाती है जो कि में भिन्नता के प्रति अपेक्षाकृत असंवेदनशील होती है तापमान।

दूसरी ओर, यदि सक्रियण ऊर्जा और प्रतिक्रिया दर का मान किसी दिए गए पर स्थिर है तापमान, मॉडल किसी अन्य दिए गए तापमान पर प्रतिक्रिया दर की भविष्यवाणी करने की अनुमति देता है, क्योंकि दो स्थितियों के लिए आपके पास अलग है:

अन्य क्षेत्रों में, जैसे सामग्री इंजीनियरिंग और फूड्स, यह समीकरण उन मॉडलों में विकसित और कार्यान्वित किया गया है जो प्रतिक्रिया तापमान में परिवर्तन से गुणों और व्यवहारों की भविष्यवाणी करने की अनुमति देते हैं।

इसी तरह, इस समीकरण का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक्स के क्षेत्र में धातु हाइड्राइड बैटरी और उनके सेवा जीवन के अध्ययन के लिए किया जाता है। इसके अलावा, इस समीकरण को विवर्तनिक गुणांक, रेंगना दर और अन्य थर्मल मॉडलिंग प्राप्त करने के लिए विकसित किया गया था।

सीमाओं

इस समीकरण की सबसे व्यापक सीमा केवल जलीय घोलों में इसकी प्रयोज्यता है। यद्यपि इसे ठोस पदार्थों पर लागू करने के लिए संशोधित किया गया था, सिद्धांत रूप में, यह उन समाधानों के लिए प्रस्तावित किया गया था जिनका विलायक पानी है।

इसी तरह, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि यह एक अनुभवजन्य मॉडल है और सटीक नहीं है, जो कई अनुभवों और सांख्यिकीय परिणामों पर आधारित है।