Definícia Arrheniovej rovnice

Táto rovnica je modifikáciou Van't Hoffovej rovnice a je založená na empirických údajoch, to znamená na skúsenostiach vykonaných a študovaných s cieľom nájsť koreláciu, ktorá najlepšie vyhovuje. ich výraz je zhrnuté do:

Kde k je kinetická konštanta reakcie, A je frekvenčný faktor (konštanta zahŕňajúca frekvenciu zrážok), Ea je energie aktivácie (J/mol) potrebnej na uskutočnenie reakcie, teda minimálnej energie potrebnej na medzi molekulami dochádza k efektívnym zrážkam, R (J/ K.mol) je univerzálna plynová konštanta a T je skutočná a teplota reakcie.

Treba poznamenať, že hodnota k, jedinečná pre danú teplotu, sa dá získať z zákon z rýchlosť reakcie ďalej:

byť v rýchlosť reakcie, pre reakciu typu: A + B → C. Kde n a m sú reakčné rády vzhľadom na A a B.

Experimentálne sa zistilo, že rýchlosť a

chemická reakcia sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou. Medzitým sa konštanta rýchlosti reakcie bude zvyšovať so zvyšujúcou sa teplotou a klesajúcou aktivačnou energiou. Poznamenávame však, že závislosť medzi konštantou rýchlosti reakcie a teplotou je exponenciálne, mnohokrát však uvidíme rovnicu upravenú do jej logaritmickej podoby, tzv linearizované:

Tento model nám umožňuje nájsť lineárnu regresiu, kde ordinátna os je reprezentovaná ln (k) na úsečke (1/T), ktorá má ln (A) ako ordinát k začiatku a ln (A) ako sklon -Ea/R.

Použiteľnosť

Prvým a najbežnejším použitím je stanovenie rýchlostnej konštanty chemickej reakcie a, Z tejto hodnoty je tiež možné (podľa zákona o rýchlosti) určiť rýchlosť reakciu. Medzitým je Arrheniusova rovnica užitočná aj na to, aby ste poznali aktivačnú energiu a pozorovali závislosť medzi oboma hodnotami.

Napríklad, ak boli hodnoty konštánt reakčnej rýchlosti určené pre rôzne teploty, zo sklonu krivky ln (k) vs. (1/T) je možné získať hodnotu aktivačnej energie reakcie.

*Ilustrácia práce"Výskum Aplikované na spracovanie nerastov a hydrometalurgiu“, publikované v roku 2015, UAdeC

Tu môžete vidieť vyššie uvedenú linearizáciu.

Hodnota aktivačnej energie nám dáva predstavu o tom, ako rýchlosť reaguje na zmeny teploty, tj. Vysoká aktivačná energia zodpovedá rýchlosti reakcie, ktorá je veľmi citlivá na teplotu (so strmým sklonom), zatiaľ čo malá aktivačná energia zodpovedá rýchlosti reakcie, ktorá je relatívne necitlivá na zmeny v teplota.

Na druhej strane, ak je aktivačná energia a hodnota reakčnej rýchlosti pri danej konštante teplota, model umožňuje predpovedať rýchlosť reakcie pri inej danej teplote, pretože pre dve podmienky iné máš:

V iných oblastiach, ako je materiálové inžinierstvo a potravín, táto rovnica bola vyvinutá a implementovaná v modeloch, ktoré umožňujú predpovedať vlastnosti a správanie zo zmien reakčných teplôt.

Rovnako sa táto rovnica používa v oblasti elektroniky na štúdium metalhydridových batérií a ich životnosti. Okrem toho bola táto rovnica vyvinutá na získanie koeficientov difúzie, rýchlosti tečenia a iného tepelného modelovania.

Obmedzenia

Najrozšírenejším obmedzením tejto rovnice je jej použiteľnosť iba vo vodných roztokoch. Hoci bol modifikovaný na použitie na tuhé látky, v zásade bol navrhnutý pre roztoky, ktorých rozpúšťadlom je voda.

Rovnako je potrebné poznamenať, že ide o empirický model a nie presný, založený na viacerých skúsenostiach a štatistických výsledkoch.