הגדרת משוואת ארניוס

משוואה זו היא שינוי של משוואת ואן הוף והיא מבוססת על נתונים אמפיריים, כלומר, התנסויות שבוצעו ונחקרו כדי למצוא את המתאם המתאים ביותר. שֶׁלָהֶם ביטוי מתמצת ל:

כאשר k הוא הקבוע הקינטי של התגובה, A הוא גורם התדירות (קבוע המערב את תדירות ההתנגשויות), Ea הוא אֵנֶרְגִיָה של הפעלה (J/mol) הנדרשת לביצוע התגובה, כלומר, האנרגיה המינימלית הדרושה עבור יש התנגשויות יעילות בין מולקולות, R (J/K.mol) הוא קבוע הגז האוניברסלי ו-T הוא בפועל ה טֶמפֶּרָטוּרָה של תגובה.

יש לציין כי ניתן לקבל את הערך של k, ייחודי עבור טמפרטורה נתונה, מה- חוֹק שֶׁל מהירות תגובה נוסף:

להיות נגד מְהִירוּת של תגובה, לתגובה מסוג: A + B → C. כאשר n ו-m הם סדרי התגובה ביחס ל-A ו-B.

באופן ניסיוני, נצפה כי המהירות של א תגובה כימית עולה עם עליית הטמפרטורה. בינתיים, קבוע קצב התגובה יגדל עם עליית הטמפרטורה וירידה באנרגיית ההפעלה. עם זאת, נציין כי התלות בין קבוע קצב התגובה לטמפרטורה היא אולם, פעמים רבות נראה את המשוואה משתנה לצורתה הלוגריתמית, אז ליניאריזציה:

מודל זה מאפשר לנו למצוא רגרסיה לינארית שבה ציר הסמין מיוצג על ידי ln (ק) בעודם על האבססיס (1/T), עם ln (A) כאורדינאטה למקור ו-ln (A) כשיפוע -אֹזֶן.

יָשִׂימוּת

השימוש הראשון והנפוץ ביותר הוא קביעת קבוע הקצב של התגובה הכימית ו, מתוך ערך זה, ניתן גם (לפי חוק המהירות) לקבוע את המהירות של תְגוּבָה. בינתיים, משוואת Arrhenius שימושית גם כדי לדעת את אנרגיית ההפעלה ולבחון את התלות בין שני הערכים.

לדוגמה, אם נקבעו ערכים של קבועי קצב תגובה עבור טמפרטורות שונות, משיפוע העקומה ln (k) לעומת. (1/T) ניתן לקבל את ערך אנרגיית ההפעלה של התגובה.

*המחשת עבודה"מחקר מיושם על עיבוד מינרלים והידרופטלורגיה", פורסם בשנת 2015, על ידי UAdeC

כאן אתה יכול לראות את הליניאריזציה שהועלתה למעלה.

הערך של אנרגיית ההפעלה נותן לנו מושג כיצד המהירות מגיבה ביחס לשינויים בטמפרטורה, כלומר, אנרגיית הפעלה גבוהה מתאימה לקצב תגובה רגיש מאוד לטמפרטורה (עם שיפוע תלול), ואילו אנרגיית הפעלה קטנה מתאימה לקצב תגובה שאינו רגיש יחסית לשינויים ב- טֶמפֶּרָטוּרָה.

מצד שני, אם אנרגיית ההפעלה והערך של קבוע קצב התגובה בנתון טמפרטורה, המודל מאפשר לחזות את קצב התגובה בטמפרטורה נתונה אחרת, שכן עבור שני תנאים שונה יש לך:

בתחומים אחרים, כגון הנדסת חומרים ו מזונות, משוואה זו פותחה ויושמה במודלים המאפשרים לחזות תכונות והתנהגויות משינויים בטמפרטורות התגובה.

כמו כן, משוואה זו משמשת בתחום האלקטרוניקה לחקר סוללות מתכת הידריד וחיי השירות שלהן. בנוסף, משוואה זו פותחה כדי להשיג מקדמי דיפוזיה, קצבי זחילה ומידול תרמי אחר.

מגבלות

המגבלה הנפוצה ביותר של משוואה זו היא היישום שלה רק בתמיסות מימיות. למרות שהוא שונה ליישום על מוצקים, באופן עקרוני, הוא הוצע לתמיסות שהממס שלהן הוא מים.

כמו כן, יש לציין כי מדובר במודל אמפירי ולא מדויק, המבוסס על ריבוי התנסויות ותוצאות סטטיסטיות.