Definizione dell'equazione di Arrhenius

Candela Rocio Barbisan | giu. 2022
Ingegnere chimico

Questa equazione è una modifica dell'equazione di Van't Hoff e si basa su dati empirici, cioè esperienze effettuate e studiate per trovare la correlazione che meglio si adatta. I loro espressione si riassume in:

Dove k è la costante cinetica della reazione, A è il fattore di frequenza (una costante che coinvolge la frequenza delle collisioni), Ea è il Energia di attivazione (J/mol) necessaria per effettuare la reazione, cioè l'energia minima necessaria per ci sono collisioni effettive tra le molecole, R (J/K.mol) è la costante universale del gas e T è quella effettiva il temperatura di reazione.

Si noti che il valore di k, unico per una data temperatura, può essere ottenuto dal Legge di velocità di reazione ulteriore:

essere v il velocità di reazione, per una reazione di tipo: A + B → C. Dove n e m sono gli ordini di reazione rispetto ad A e B.

Sperimentalmente si osserva che la velocità di a reazione chimica aumenta con l'aumentare della temperatura. Nel frattempo, la costante di velocità di reazione aumenterà con l'aumento della temperatura e la diminuzione dell'energia di attivazione. Tuttavia, notiamo che la dipendenza tra la costante di velocità di reazione e la temperatura è esponenziale, tuttavia, molte volte vedremo l'equazione modificata nella sua forma logaritmica, quindi linearizzato:

Questo modello permette di trovare una regressione lineare in cui l'asse delle ordinate è rappresentato da ln (k) mentre sull'ascissa (1/T), avendo ln (A) come ordinata all'origine e ln (A) come pendenza -Orecchio.

Applicabilità

Il primo e più comune utilizzo è la determinazione della costante di velocità della reazione chimica e, Da questo valore è anche possibile (per legge di velocità) determinare la velocità di reazione. Nel frattempo, l'equazione di Arrhenius è utile anche per conoscere l'energia di attivazione e osservare la dipendenza tra entrambi i valori.

Ad esempio, se i valori delle costanti di velocità di reazione sono stati determinati per diverse temperature, dalla pendenza della curva ln (k) vs. (1/T) è possibile ottenere il valore dell'energia di attivazione della reazione.

*Illustrazione del lavoro "Ricerca Applicato alla lavorazione dei minerali e all'idrometallurgia", pubblicato nel 2015, dall'UAdeC

Qui puoi vedere la linearizzazione sollevata sopra.

Il valore dell'Energia di Attivazione ci dà un'idea di come risponde la velocità rispetto agli sbalzi di temperatura, cioè un Alta energia di attivazione corrisponde a una velocità di reazione molto sensibile alla temperatura (con una forte pendenza), mentre una piccola Energia di Attivazione corrisponde a una velocità di reazione relativamente insensibile alle variazioni del temperatura.

D'altra parte, se l'Energia di Attivazione e il valore della velocità di reazione sono costanti ad un dato temperatura, il modello consente di prevedere la velocità di reazione a un'altra data temperatura, poiché per due condizioni diverso hai:

In altri campi, come l'ingegneria dei materiali e Alimenti, questa equazione è stata sviluppata e implementata in modelli che consentono di prevedere proprietà e comportamenti dai cambiamenti nelle temperature di reazione.

Allo stesso modo, questa equazione viene utilizzata nel campo dell'elettronica per lo studio delle batterie all'idruro di metallo e della loro durata. Inoltre, questa equazione è stata sviluppata per ottenere coefficienti diffusivi, velocità di scorrimento e altri modelli termici.

Limitazioni

Il limite più diffuso di questa equazione è la sua applicabilità solo in soluzioni acquose. Sebbene sia stato modificato per essere applicato ai solidi, in linea di principio, è stato proposto per soluzioni il cui solvente è l'acqua.

Allo stesso modo, va notato che si tratta di un modello empirico e non esatto, basato su molteplici esperienze e risultati statistici.