Arrhenius-egyenlet meghatározása

Candela Rocío Barbisan | június 2022
Vegyészmérnök

Ez az egyenlet a Van't Hoff-egyenlet módosítása, és empirikus adatokon, azaz a legmegfelelőbb összefüggés megtalálása érdekében végzett és tanulmányozott tapasztalatokon alapul. Az övék kifejezés így van összefoglalva:

Ahol k a reakció kinetikai állandója, A a gyakorisági tényező (egy állandó, amely magában foglalja az ütközések gyakoriságát), Ea a Energia a reakció lefolytatásához szükséges aktiválás (J/mol), azaz a szükséges minimális energia hatékony ütközések vannak a molekulák között, R (J/K.mol) az univerzális gázállandó és T a tényleges az hőfok reakció.

Megjegyzendő, hogy az adott hőmérsékletre egyedi k értéke a következőből nyerhető Törvény nak,-nek reakciósebesség további:

lévén v az sebesség A reakció típusa: A + B → C. Ahol n és m az A és B reakciósorrendje.

Kísérletileg megfigyelhető, hogy a sebesség a kémiai reakció növekszik a hőmérséklet emelkedésével. Eközben a reakciósebesség állandó nő a hőmérséklet emelkedésével és az aktiválási energia csökkenésével. Megjegyezzük azonban, hogy a reakciósebesség-állandó és a hőmérséklet közötti függés az exponenciális, azonban sokszor látni fogjuk az egyenletet logaritmikus alakjára módosítva, tehát linearizált:

Ez a modell lehetővé teszi, hogy olyan lineáris regressziót találjunk, ahol az ordinátatengelyt ln képviseli (k) miközben az abszcisszán (1/T) van, ahol ln (A) az origó ordinátája és ln (A) a lejtő -Fül.

Alkalmazhatóság

Az első és leggyakoribb felhasználási terület a kémiai reakció sebességi állandójának meghatározása, és Ebből az értékből (a sebességtörvény szerint) is meg lehet határozni a sebességet reakció. Eközben az Arrhenius-egyenlet hasznos az aktiválási energia megismeréséhez és a két érték közötti függőség megfigyeléséhez.

Például, ha a reakciósebesség állandó értékeit különböző hőmérsékletekre határoztuk meg, az ln (k) vs. (1/T) meg lehet kapni a reakció aktiválási energia értékét.

*A munka illusztrációjaKutatás Ásványfeldolgozásra és hidrometallurgiára alkalmazzák", amelyet 2015-ben adott ki az UAdeC

Itt látható a fentebb felvetett linearizáció.

Az aktiválási energia értéke képet ad arról, hogy a sebesség hogyan reagál a hőmérséklet változásaira, azaz A magas aktiválási energia a hőmérsékletre nagyon érzékeny reakciósebességnek felel meg (meredek lejtéssel), mivel egy kis aktiválási energia olyan reakciósebességnek felel meg, amely viszonylag érzéketlen a hőfok.

Másrészt, ha az Aktiválási Energia és a reakciósebesség állandó értéke adott hőmérsékleten, a modell lehetővé teszi a reakciósebesség előrejelzését egy másik adott hőmérsékleten, mivel két körülmény esetén máshogyan rendelkezel:

Más területeken, mint például az anyagtechnika ill élelmiszerek, ezt az egyenletet olyan modellekben fejlesztették ki és alkalmazták, amelyek lehetővé teszik a tulajdonságok és viselkedések előrejelzését a reakcióhőmérséklet változásai alapján.

Hasonlóképpen, ezt az egyenletet az elektronika területén használják fém-hidrid akkumulátorok és élettartamuk tanulmányozására. Ezenkívül ezt az egyenletet diffúziós együtthatók, kúszási sebességek és egyéb termikus modellezések előállítására fejlesztették ki.

Korlátozások

Ennek az egyenletnek a legelterjedtebb korlátja, hogy csak vizes oldatokban alkalmazható. Bár módosították, hogy szilárd anyagokra alkalmazzák, elvileg olyan oldatokhoz javasolták, amelyek oldószere víz.

Hasonlóképpen meg kell jegyezni, hogy ez egy empirikus modell, és nem egzakt, több tapasztalaton és statisztikai eredményeken alapul.