Визначення рівняння Арреніуса

Кандела Росіо Барбісан | черв. 2022
Інженер-хімік

Це рівняння є модифікацією рівняння Вант-Гоффа і засноване на емпіричних даних, тобто на досвіді, проведеному та вивченому, щоб знайти кореляцію, яка найкраще відповідає. Їхній вираз підсумовується до:

Де k — кінетична константа реакції, A — коефіцієнт частоти (константа, що включає частоту зіткнень), Ea — Енергія активації (Дж/моль), необхідної для проведення реакції, тобто мінімальної енергії, необхідної для між молекулами відбуваються ефективні зіткнення, R (Дж/К.моль) – універсальна газова постійна, а T – фактична в температура реакції.

Слід зазначити, що значення k, унікальне для даної температури, можна отримати з Закон з швидкість реакції далі:

будучи v швидкість реакції, для реакції типу: A + B → C. Де n і m — порядки реакції відносно A і B.

Експериментально помічено, що швидкість a хімічна реакція збільшується з підвищенням температури. У той же час константа швидкості реакції буде зростати із збільшенням температури та зменшенням енергії активації. Проте зазначимо, що залежність між константою швидкості реакції і температурою є експоненціально, однак, багато разів ми побачимо, як рівняння змінено до його логарифмічної форми, т лінеаризовані:

Ця модель дозволяє знайти лінійну регресію, де вісь ординат представлена ​​ln (k) перебуваючи на осі абсцис (1/T), має ln (A) як ординату до початку координат і ln (A) як нахил -Ea/R.

Придатність

Першим і найбільш поширеним використанням є визначення константи швидкості хімічної реакції і, З цього значення також можна (за законом швидкості) визначити швидкість реакція. Тим часом рівняння Арреніуса також корисно для того, щоб знати енергію активації та спостерігати залежність між обома значеннями.

Наприклад, якщо значення констант швидкості реакції були визначені для різних температур, то за нахилом кривої ln (k) vs. (1/T) можна отримати значення енергії активації реакції.

*Ілюстрація роботи»Дослідження Застосовується для переробки корисних копалин та гідрометалургії», опублікований у 2015 році УАдеК

Тут ви можете побачити вищезгадану лінеаризацію.

Значення енергії активації дає нам уявлення про те, як швидкість реагує на зміни температури, тобто Висока енергія активації відповідає швидкості реакції, яка дуже чутлива до температури (з крутим схилом), тоді як невелика енергія активації відповідає швидкості реакції, яка є відносно нечутливою до змін у температура.

З іншого боку, якщо енергія активації і значення константи швидкості реакції при заданому температури, модель дозволяє передбачити швидкість реакції при іншій заданій температурі, оскільки для двох умов у вас різне:

В інших галузях, таких як інженерія матеріалів та продукти харчування, це рівняння було розроблено та реалізовано в моделях, які дозволяють прогнозувати властивості та поведінку за змінами температур реакції.

Так само це рівняння використовується в області електроніки для дослідження металогідридних батарей і терміну їх служби. Крім того, це рівняння було розроблено для отримання коефіцієнтів дифузії, швидкості повзучості та іншого теплового моделювання.

Обмеження

Найбільш поширеним обмеженням цього рівняння є його застосовність лише у водних розчинах. Хоча він був модифікований для застосування до твердих речовин, в принципі він був запропонований для розчинів, розчинником яких є вода.

Так само, слід зазначити, що це емпірична модель, а не точна, заснована на багаторазовому досвіді та статистичних результатах.