Arrhenius ekvationsdefinition

Candela Rocío Barbisan | jun. 2022
Kemi ingenjör

Denna ekvation är en modifiering av Van't Hoffs ekvation och är baserad på empiriska data, det vill säga erfarenheter gjorda och studerade för att hitta den korrelation som passar bäst. Deras uttryck sammanfattas till:

Där k är reaktionens kinetiska konstant, A är frekvensfaktorn (en konstant som involverar frekvensen av kollisioner), Ea är Energi av aktivering (J/mol) som krävs för att utföra reaktionen, det vill säga den minsta energi som krävs för det finns effektiva kollisioner mellan molekyler, R (J/K.mol) är den universella gaskonstanten och T är den faktiska de temperatur reaktion.

Det bör noteras att värdet på k, unikt för en given temperatur, kan erhållas från Lag av reaktionshastighet ytterligare:

att vara v fart reaktion, för en reaktion av typ: A + B → C. Där n och m är reaktionsordningarna med avseende på A och B.

Experimentellt observeras att hastigheten för a kemisk reaktion ökar med stigande temperatur. Samtidigt kommer reaktionshastighetskonstanten att öka med ökande temperatur och minskande aktiveringsenergi. Vi noterar dock att beroendet mellan reaktionshastighetskonstanten och temperaturen är exponentiell, men många gånger kommer vi att se ekvationen modifierad till sin logaritmiska form, alltså linjäriserad:

Denna modell låter oss hitta en linjär regression där ordinataaxeln representeras av ln (k) på abskissan (1/T), med ln (A) som ordinata till origo och ln (A) som lutning -Öra.

Tillämplighet

Den första och vanligaste användningen är bestämning av hastighetskonstanten för den kemiska reaktionen och, Från detta värde är det också möjligt (enligt Speed ​​​​Law) att bestämma hastigheten på reaktion. Samtidigt är Arrhenius-ekvationen också användbar för att känna till aktiveringsenergin och observera beroendet mellan båda värdena.

Till exempel, om värden för reaktionshastighetskonstanter bestämdes för olika temperaturer, från lutningen på kurvan ln (k) vs. (1/T) är det möjligt att erhålla reaktionens aktiveringsenergivärde.

*Illustration av arbetet"Forskning Tillämpas på mineralbearbetning och hydrometallurgi", publicerad 2015, av UAdeC

Här kan du se linjäriseringen ovan.

Värdet på aktiveringsenergin ger oss en uppfattning om hur hastigheten reagerar med avseende på förändringar i temperatur, det vill säga en Hög aktiveringsenergi motsvarar en reaktionshastighet som är mycket temperaturkänslig (med en brant lutning), medan en liten aktiveringsenergi motsvarar en reaktionshastighet som är relativt okänslig för variationer i temperatur.

Å andra sidan, om aktiveringsenergin och värdet av reaktionshastigheten konstant vid en given temperatur, tillåter modellen att förutsäga reaktionshastigheten vid en annan given temperatur, eftersom för två förhållanden olika du har:

Inom andra områden, såsom materialteknik och livsmedel, har denna ekvation utvecklats och implementerats i modeller som gör att egenskaper och beteenden kan förutsägas utifrån förändringar i reaktionstemperaturer.

Likaså används denna ekvation inom elektronikområdet för att studera metallhydridbatterier och deras livslängd. Dessutom utvecklades denna ekvation för att erhålla diffusiva koefficienter, kryphastigheter och annan termisk modellering.

Begränsningar

Den mest utbredda begränsningen av denna ekvation är dess tillämpbarhet endast i vattenhaltiga lösningar. Även om det modifierades för att appliceras på fasta ämnen, föreslogs det i princip för lösningar vars lösningsmedel är vatten.

Likaså bör det noteras att det är en empirisk modell och inte exakt, baserad på flera erfarenheter och statistiska resultat.