Definiția ecuației lui Arrhenius

Candela Rocío Barbisan | iunie 2022
Inginer chimist

Această ecuație este o modificare a ecuației Van't Hoff și se bazează pe date empirice, adică pe experiențe realizate și studiate pentru a găsi corelația care se potrivește cel mai bine. Al lor expresie se rezumă la:

Unde, k este constanta cinetică a reacției, A este factorul de frecvență (o constantă care implică frecvența coliziunilor), Ea este Energie de activare (J/mol) necesara desfasurarii reactiei, adica energia minima necesara pt există ciocniri eficiente între molecule, R (J/K.mol) este constanta universală a gazului și T este valoarea reală cel temperatura de reacție.

Trebuie remarcat faptul că valoarea lui k, unică pentru o temperatură dată, poate fi obținută din Lege de viteza de reactie mai departe:

fiind v cel viteză de reacție, pentru o reacție de tip: A + B → C. Unde n și m sunt ordinele de reacție față de A și B.

Experimental, se observă că viteza lui a reactie chimica crește odată cu creșterea temperaturii. Între timp, constanta vitezei de reacție va crește odată cu creșterea temperaturii și scăderea energiei de activare. Cu toate acestea, observăm că dependența dintre constanta vitezei de reacție și temperatură este exponențială, totuși, de multe ori vom vedea ecuația modificată la forma sa logaritmică, deci liniarizat:

Acest model ne permite să găsim o regresie liniară în care axa ordonatelor este reprezentată de ln (k) în abscisă (1/T), având ln (A) ca ordonată la origine și ln (A) ca pantă -Ureche.

Aplicabilitate

Prima și cea mai comună utilizare este determinarea constantei de viteză a reacției chimice și, Din această valoare, este posibil și (prin Legea vitezei) să se determine viteza de reacţie. Între timp, Ecuația Arrhenius este utilă și pentru a cunoaște Energia de Activare și pentru a observa dependența dintre ambele valori.

De exemplu, dacă s-au determinat valori ale constantelor vitezei de reacție pentru diferite temperaturi, din panta curbei ln (k) vs. (1/T) se poate obține valoarea energiei de activare a reacției.

*Ilustrația lucrării"Cercetare Aplicat procesării mineralelor și hidrometalurgiei”, publicată în 2015, de UAdeC

Aici puteți vedea liniarizarea ridicată mai sus.

Valoarea Energiei de Activare ne oferă o idee despre modul în care viteza răspunde la schimbările de temperatură, adică o Energia de activare ridicată corespunde unei viteze de reacție foarte sensibilă la temperatură (cu o pantă abruptă), întrucât, o energie de activare mică corespunde unei viteze de reacție relativ insensibile la variațiile temperatura.

Pe de altă parte, dacă Energia de Activare și valoarea vitezei de reacție constante la un anumit temperatura, modelul permite prezicerea vitezei de reacție la o altă temperatură dată, deoarece pentru două condiții diferit ai:

În alte domenii, cum ar fi ingineria materialelor și alimente, această ecuație a fost dezvoltată și implementată în modele care permit ca proprietățile și comportamentele să fie prezise din schimbările temperaturilor de reacție.

De asemenea, această ecuație este utilizată în domeniul electronicii pentru studiul bateriilor cu hidrură metalică și durata de viață a acestora. În plus, această ecuație a fost dezvoltată pentru a obține coeficienți de difuzie, rate de fluaj și alte modelări termice.

Limitări

Cea mai răspândită limitare a acestei ecuații este aplicabilitatea sa numai în soluții apoase. Deși a fost modificat pentru a fi aplicat la solide, în principiu, a fost propus pentru soluții al căror solvent este apa.

De asemenea, trebuie menționat că este un model empiric și nu exact, bazat pe experiențe multiple și rezultate statistice.