Определение уравнения Аррениуса

Кандела Росио Барбисан | июнь 2022
Инженер-химик

Это уравнение является модификацией уравнения Вант-Гоффа и основано на эмпирических данных, то есть на опыте, проведенном и изученном для нахождения наилучшей корреляции. Их выражение сводится к:

Где k — кинетическая константа реакции, A — частотный фактор (константа, учитывающая частоту столкновений), Ea — Энергия активации (Дж/моль), необходимой для проведения реакции, т. е. минимальной энергии, необходимой для между молекулами происходят эффективные столкновения, R (Дж/Кмоль) — универсальная газовая постоянная, а T — фактическая в температура реакции.

Следует отметить, что уникальное для данной температуры значение k может быть получено из Закон из скорость реакции дальше:

быть в скорость реакции, для реакции типа: А + В → С. Где n и m — порядки реакции по отношению к A и B.

Экспериментально установлено, что скорость химическая реакция увеличивается с повышением температуры. Между тем константа скорости реакции будет увеличиваться с повышением температуры и уменьшением энергии активации. Однако отметим, что зависимость между константой скорости реакции и температурой имеет вид экспоненциальное, однако много раз мы будем видеть, что уравнение преобразуется в его логарифмическую форму, поэтому линеаризованный:

Эта модель позволяет нам найти линейную регрессию, где ось ординат представлена ​​ln (k) по оси абсцисс (1/T), имея ln (A) в качестве ординаты начала координат и ln (A) в качестве наклона -Ухо.

Применимость

Первым и наиболее распространенным применением является определение константы скорости химической реакции и, По этому значению также можно (по закону скорости) определить скорость реакция. Между тем, уравнение Аррениуса также полезно, чтобы знать энергию активации и наблюдать зависимость между обоими значениями.

Например, если значения констант скорости реакции определялись для разных температур, то по наклону кривой ln(k) vs. (1/T) можно получить значение энергии активации реакции.

*Иллюстрация работы»Исследовательская работа Применительно к переработке полезных ископаемых и гидрометаллургии", опубликованный в 2015 году UAdeC

Здесь вы можете увидеть поднятую выше линеаризацию.

Значение энергии активации дает нам представление о том, как скорость реагирует на изменения температуры, т. Высокая энергия активации соответствует скорости реакции, которая очень чувствительна к температуре (с крутым наклоном). тогда как небольшая энергия активации соответствует скорости реакции, которая относительно нечувствительна к изменениям в температура.

С другой стороны, если энергия активации и значение константы скорости реакции при заданном температуре модель позволяет предсказать скорость реакции при другой заданной температуре, так как для двух условий у вас разные:

В других областях, таких как материаловедение и еда, это уравнение было разработано и реализовано в моделях, которые позволяют прогнозировать свойства и поведение на основе изменений температуры реакции.

Точно так же это уравнение используется в области электроники для изучения металлогидридных батарей и их срока службы. Кроме того, это уравнение было разработано для получения коэффициентов диффузии, скоростей ползучести и других тепловых моделей.

Ограничения

Наиболее распространенным ограничением этого уравнения является его применимость только к водным растворам. Хотя он был модифицирован для применения к твердым телам, в принципе он был предложен для растворов, растворителем которых является вода.

Кроме того, следует отметить, что это эмпирическая модель, а не точная, основанная на множественном опыте и статистических результатах.