Arrhenius-vergelijkingsdefinitie

Candela Rocio Barbisan | juni 2022
Chemisch ingenieur

Deze vergelijking is een wijziging van de Van't Hoff-vergelijking en is gebaseerd op empirische gegevens, dat wil zeggen ervaringen die zijn uitgevoerd en bestudeerd om de correlatie te vinden die het beste past. Hun uitdrukking is samengevat in:

Waar, k is de kinetische constante van de reactie, A is de frequentiefactor (een constante met betrekking tot de frequentie van botsingen), Ea is de Energie activering (J/mol) die nodig is om de reactie uit te voeren, dat wil zeggen de minimale energie die nodig is voor er zijn effectieve botsingen tussen moleculen, R (J/ K.mol) is de universele gasconstante en T is de werkelijke de temperatuur- van reactie.

Opgemerkt moet worden dat de waarde van k, uniek voor een bepaalde temperatuur, kan worden verkregen uit de Wet van reactiesnelheid verder:

tegen de zijn snelheid van reactie, voor een reactie van het type: A + B → C. Waarbij n en m de reactieorden zijn met betrekking tot A en B.

Experimenteel wordt waargenomen dat de snelheid van a chemische reactie neemt toe met toenemende temperatuur. Ondertussen zal de reactiesnelheidsconstante toenemen met toenemende temperatuur en afnemende activeringsenergie. We merken echter op dat de afhankelijkheid tussen de reactiesnelheidsconstante en de temperatuur is exponentieel, maar vaak zullen we de vergelijking gewijzigd zien in zijn logaritmische vorm, dus gelineariseerd:

Met dit model kunnen we een lineaire regressie vinden waarbij de ordinaat-as wordt weergegeven door ln (k) terwijl op de abscis (1/T), met ln (A) als ordinaat op de oorsprong en ln (A) als helling -Oor.

Toepasbaarheid:

Het eerste en meest voorkomende gebruik is de bepaling van de snelheidsconstante van de chemische reactie en, Van deze waarde is het ook mogelijk (volgens de snelheidswet) om de snelheid van te bepalen reactie. Ondertussen is de Arrhenius-vergelijking ook nuttig om de activeringsenergie te kennen en de afhankelijkheid tussen beide waarden te observeren.

Als bijvoorbeeld waarden van reactiesnelheidsconstanten werden bepaald voor verschillende temperaturen, van de helling van de curve ln (k) vs. (1/T) is het mogelijk om de activeringsenergiewaarde van de reactie te verkrijgen.

*Illustratie van het werk "Onderzoek Toegepast op minerale verwerking en hydrometallurgie", gepubliceerd in 2015, door de UAdeC

Hier kunt u de hierboven genoemde linearisatie zien.

De waarde van de activeringsenergie geeft ons een idee van hoe de snelheid reageert op veranderingen in temperatuur, dat wil zeggen een Hoge activeringsenergie komt overeen met een reactiesnelheid die erg gevoelig is voor temperatuur (met een steile helling), terwijl een kleine activeringsenergie overeenkomt met een reactiesnelheid die relatief ongevoelig is voor variaties in de temperatuur.

Aan de andere kant, als de activeringsenergie en de waarde van de reactiesnelheidsconstante bij een gegeven temperatuur, maakt het model het mogelijk om de reactiesnelheid bij een andere gegeven temperatuur te voorspellen, aangezien voor twee omstandigheden: anders heb je:

Op andere gebieden, zoals materiaaltechniek en voedsel, is deze vergelijking ontwikkeld en geïmplementeerd in modellen waarmee eigenschappen en gedragingen kunnen worden voorspeld op basis van veranderingen in reactietemperaturen.

Evenzo wordt deze vergelijking gebruikt op het gebied van elektronica voor de studie van metaalhydridebatterijen en hun levensduur. Bovendien is deze vergelijking ontwikkeld om diffusiecoëfficiënten, kruipsnelheden en andere thermische modellering te verkrijgen.

Beperkingen

De meest voorkomende beperking van deze vergelijking is de toepasbaarheid ervan alleen in waterige oplossingen. Hoewel het werd aangepast om te worden toegepast op vaste stoffen, werd het in principe voorgesteld voor oplossingen waarvan het oplosmiddel water is.

Evenzo moet worden opgemerkt dat het een empirisch model is en niet exact, gebaseerd op meerdere ervaringen en statistische resultaten.