Зависимость скорости химической реакции от температуры

Зависимость скорости химической реакции от температурыопределяется правилом Вант-Гоффа и уравнением Аррениуса.

Правило Вант-Гоффа: при увеличении температуры на каждые 10⁰ скорость химической реакции возрастает в 2-4 раза.

Математически это запишется следующим образом:

(7)

где: V_t и k_t – скорость и константа скорости химической реакции при температуре t; V_t+10 и k_t+10 – скорость и константа скорости химической реакции при температуре t+10; g – температурный коэффициент скорости химической реакции; для большинства реакций значения g = 2 ÷ 4.

В общем случае, когда температура процесса изменилась на Dt, уравнение (7) можно преобразовать к виду

. (8)

Уравнение Аррениуса. Уравнения (7) и (8) лишь приближенно оценивают зависимости V = f(t) и k = f(t). Функциональная зависимость константы скорости химической реакции (скорости химической реакции) от температуры была установлена шведским ученым Св. Аррениусом (1889 г.). Она выражается уравнением, названным в его честь уравнением Аррениуса:

k = A e^-Ea/RT, (9)

где: А – предэкспоненциальный множитель; Е_А – энергия активации химической реакции.

А и Е_А являются важными характеристиками каждой химической реакции. Выясним физический смысл этих величин.

Предэкспоненциальный множитель

А = р·z, (10)

где z – число соударений молекул реагирующих веществ в единице объема за единицу времени; р – стерический (вероятностный) фактор, учитывает влияние пространственной ориентации молекул на скорость реакции (или константу скорости). Значения р = 10^-9 ÷1. Малые значения р отвечают реакциям между сложными по своей структуре органическими соединениями.

Энергия активации химической реакции. Не все сталкивающиеся молекулы взаимодействуют с образованием продуктов реакции, а только те активные молекулы, которые обладают достаточной энергией, чтобы разорвать или ослабить связи в исходных молекулах, создав возможность образования новых молекул.

Например, при химическом взаимодействии: H₂ + I₂ = 2HI должны разорваться связи Н-Н и I-I и образоваться связи Н- I. В некоторый момент времени возникает переходное состояние, когда одни связи не полностью разорвались, а другие уже начали формироваться. Такой нестабильный ассоциат называется активным (активированным) комплексом. Его образование можно представить следующей схемой:

Н I Н · · · I Н-I

| + | → ∶ ∶ →

Н I H · · · I Н-I

Дата добавления: 2014-01-06