Definicja równania Arrheniusa

Candela Rocío Barbisan | cze. 2022
Inżynier chemiczny

To równanie jest modyfikacją równania Van't Hoffa i opiera się na danych empirycznych, to znaczy doświadczeniach przeprowadzonych i zbadanych w celu znalezienia najlepiej dopasowanej korelacji. Ich wyrażenie podsumowuje się do:

Gdzie k jest stałą kinetyczną reakcji, A jest współczynnikiem częstotliwości (stałą obejmującą częstotliwość zderzeń), Ea jest współczynnikiem Energia aktywacji (J/mol) wymaganej do przeprowadzenia reakcji, czyli minimalna energia potrzebna do istnieją efektywne zderzenia między cząsteczkami, R (J/K.mol) jest uniwersalną stałą gazową, a T jest rzeczywistą ten temperatura reakcji.

Należy zauważyć, że wartość k, unikalną dla danej temperatury, można otrzymać z Prawo z szybkość reakcji dalej:

będąc przeciwko prędkość reakcji, dla reakcji typu: A + B → C. Gdzie n i m są rzędami reakcji względem A i B.

Doświadczalnie obserwuje się, że prędkość a Reakcja chemiczna wzrasta wraz ze wzrostem temperatury. Tymczasem stała szybkości reakcji będzie rosła wraz ze wzrostem temperatury i spadkiem energii aktywacji. Zauważamy jednak, że zależność między stałą szybkości reakcji a temperaturą wynosi wykładniczy, jednak wiele razy zobaczymy, że równanie jest modyfikowane do postaci logarytmicznej, więc linearyzowane:

Model ten pozwala nam znaleźć regresję liniową, w której oś rzędnych jest reprezentowana przez ln (k) będąc na odciętej (1/T), mając ln (A) jako rzędną do początku i ln (A) jako nachylenie -Ucho.

Zastosowanie

Pierwszym i najczęstszym zastosowaniem jest określenie stałej szybkości reakcji chemicznej oraz, Z tej wartości można również (według prawa prędkości) określić prędkość reakcja. Tymczasem równanie Arrheniusa jest również przydatne do poznania energii aktywacji i zaobserwowania zależności między obiema wartościami.

Na przykład, jeśli wyznaczono wartości stałych szybkości reakcji dla różnych temperatur, z nachylenia krzywej ln(k) vs. (1/T) można uzyskać wartość energii aktywacji reakcji.

*Ilustracja pracy”Badania Stosowany w przetwórstwie minerałów i hydrometalurgii”, opublikowany w 2015 r. przez UAdeC

Tutaj możesz zobaczyć linearyzację podniesioną powyżej.

Wartość Energii Aktywacji daje nam wyobrażenie o tym, jak prędkość reaguje na zmiany temperatury, czyli Wysoka energia aktywacji odpowiada szybkości reakcji, która jest bardzo wrażliwa na temperaturę (ze stromym nachyleniem), podczas gdy mała energia aktywacji odpowiada szybkości reakcji, która jest stosunkowo niewrażliwa na zmiany w temperatura.

Z drugiej strony, jeśli energia aktywacji i wartość stałej szybkości reakcji przy danym temperatury model pozwala na prognozowanie szybkości reakcji w innej zadanej temperaturze, ponieważ dla dwóch warunków inny masz:

W innych dziedzinach, takich jak inżynieria materiałowa i żywność, to równanie zostało opracowane i wdrożone w modelach, które umożliwiają przewidywanie właściwości i zachowań na podstawie zmian temperatur reakcji.

Podobnie to równanie jest używane w dziedzinie elektroniki do badania akumulatorów metalowo-wodorkowych i ich żywotności. Ponadto to równanie zostało opracowane w celu uzyskania współczynników dyfuzji, szybkości pełzania i innych metod modelowania termicznego.

Ograniczenia

Najbardziej rozpowszechnionym ograniczeniem tego równania jest jego stosowalność tylko w roztworach wodnych. Chociaż zmodyfikowano go w celu zastosowania do ciał stałych, w zasadzie zaproponowano go do roztworów, których rozpuszczalnikiem jest woda.

Podobnie należy zauważyć, że jest to model empiryczny, a nie dokładny, oparty na wielu doświadczeniach i wynikach statystycznych.