არენიუსის განტოლების განმარტება

კანდელა როციო ბარბისანი | ივნ. 2022
ქიმიური ინჟინერი

ეს განტოლება არის Van't Hoff-ის განტოლების მოდიფიკაცია და ეფუძნება ემპირიულ მონაცემებს, ანუ განხორციელებულ და შესწავლილ გამოცდილებას, რათა იპოვოთ კორელაცია, რომელიც საუკეთესოდ შეესაბამება. მათი გამოხატულება შეჯამებულია:

სადაც k არის რეაქციის კინეტიკური მუდმივი, A არის სიხშირის ფაქტორი (მუდმივა, რომელიც მოიცავს შეჯახების სიხშირეს), Ea არის ენერგია რეაქციის განსახორციელებლად საჭირო აქტივაციის (J/მოლი), ანუ მინიმალური ენერგია, რომელიც საჭიროა არსებობს ეფექტური შეჯახება მოლეკულებს შორის, R (J/K.mol) არის უნივერსალური აირის მუდმივი და T არის ფაქტობრივი The ტემპერატურა რეაქციის.

უნდა აღინიშნოს, რომ k-ის მნიშვნელობა, უნიკალური მოცემული ტემპერატურისთვის, შეიძლება მივიღოთ Კანონი დან რეაქციის სიჩქარე უფრო:

ყოფნა v სიჩქარე რეაქციის ტიპის რეაქციისთვის: A + B → C. სადაც n და m არის რეაქციის რიგი A და B მიმართ.

ექსპერიმენტულად შეიმჩნევა, რომ სიჩქარე ა ქიმიური რეაქცია იზრდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად. იმავდროულად, რეაქციის სიჩქარის მუდმივი გაიზრდება ტემპერატურის მატებასთან და აქტივაციის ენერგიის შემცირებით. თუმცა, ჩვენ აღვნიშნავთ, რომ დამოკიდებულება რეაქციის სიჩქარის მუდმივობასა და ტემპერატურას შორის არის ექსპონენციალური, თუმცა, ბევრჯერ ვნახავთ განტოლებას შეცვლილი მისი ლოგარითმული ფორმით, ასე რომ ხაზოვანი:

ეს მოდელი საშუალებას გვაძლევს ვიპოვოთ წრფივი რეგრესია, სადაც ორდინატთა ღერძი წარმოდგენილია ln-ით (ლ) აბსცისაზე ყოფნისას (1/T), რომელსაც აქვს ln (A) როგორც საწყისის ორდინატი და ln (A) როგორც ფერდობზე -ეა/რ.

გამოყენებადობა

პირველი და ყველაზე გავრცელებული გამოყენება არის ქიმიური რეაქციის სიჩქარის მუდმივის განსაზღვრა და, ამ მნიშვნელობიდან ასევე შესაძლებელია (სიჩქარის კანონით) სიჩქარის დადგენა რეაქცია. იმავდროულად, არენიუსის განტოლება ასევე სასარგებლოა აქტივაციის ენერგიის შესაცნობად და ორივე მნიშვნელობას შორის დამოკიდებულების დასაკვირვებლად.

მაგალითად, თუ რეაქციის სიჩქარის მუდმივების მნიშვნელობები განისაზღვრა სხვადასხვა ტემპერატურისთვის, მრუდის დახრილობიდან ln (k) vs. (1/T) შესაძლებელია რეაქციის აქტივაციის ენერგიის მნიშვნელობის მიღება.

*სამუშაოს ილუსტრაცია"Კვლევა გამოიყენება მინერალების დამუშავებასა და ჰიდრომეტალურგიაში“, გამოქვეყნებული 2015 წელს, UAdeC-ის მიერ

აქ შეგიძლიათ იხილოთ ზემოთ მოყვანილი წრფივირება.

აქტივაციის ენერგიის მნიშვნელობა გვაძლევს წარმოდგენას, თუ როგორ რეაგირებს სიჩქარე ტემპერატურის ცვლილებებზე, ანუ მაღალი აქტივაციის ენერგია შეესაბამება რეაქციის სიჩქარეს, რომელიც ძალიან მგრძნობიარეა ტემპერატურის მიმართ (ციცაბო დახრილობით), ვინაიდან, მცირე აქტივაციის ენერგია შეესაბამება რეაქციის სიჩქარეს, რომელიც შედარებით მგრძნობიარეა ცვალებადობის მიმართ. ტემპერატურა.

მეორეს მხრივ, თუ აქტივაციის ენერგია და რეაქციის სიჩქარის მუდმივი მნიშვნელობა მოცემულზე ტემპერატურა, მოდელი იძლევა რეაქციის სიჩქარის პროგნოზირებას სხვა მოცემულ ტემპერატურაზე, რადგან ორი პირობით განსხვავებული გაქვს:

სხვა სფეროებში, როგორიცაა მასალების ინჟინერია და საკვები, ეს განტოლება შემუშავებულია და დანერგილია მოდელებში, რომლებიც საშუალებას აძლევს თვისებებისა და ქცევების წინასწარმეტყველებას რეაქციის ტემპერატურის ცვლილებებიდან.

ანალოგიურად, ეს განტოლება გამოიყენება ელექტრონიკის სფეროში ლითონის ჰიდრიდის ბატარეების და მათი მომსახურების ვადის შესასწავლად. გარდა ამისა, ეს განტოლება შემუშავდა დიფუზიური კოეფიციენტების, მცოცავი სიჩქარის და სხვა თერმული მოდელირების მისაღებად.

შეზღუდვები

ამ განტოლების ყველაზე გავრცელებული შეზღუდვა არის მისი გამოყენება მხოლოდ წყალხსნარებში. მიუხედავად იმისა, რომ იგი მოდიფიცირებული იყო მყარ სხეულებზე გამოსაყენებლად, პრინციპში, იგი შემოთავაზებული იყო ხსნარებისთვის, რომელთა გამხსნელი არის წყალი.

ასევე, უნდა აღინიშნოს, რომ ეს არის ემპირიული მოდელი და არა ზუსტი, რომელიც ეფუძნება მრავალ გამოცდილებას და სტატისტიკურ შედეგებს.