Зависимость скорости реакции от температуры. Правило Вант-Гоффа: при повышении температуры на 10оС скорость реакции возрастает в 2–4 раза

Правило Вант-Гоффа: при повышении температуры на 10^оС скорость реакции возрастает в 2–4 раза. Для характеристики зависимости скорости химической реакции от Т введен температурный коэффициент скорости реакции g:

g = ,

где k _T+10 и k _T – константы скорости химической реакции при температуре Т+10 и Т. В среднем этот коэффициент равен 3. Пользуясь температурным коэффициентом скорости реакции, можно рассчитывать константы скоростей при различных Т:

= .

Если считать, что в пределах 10^о температурный коэффициент остается постоянным, можно записать

= , = (T₂ – T₁),

где – средний температурный коэффициент в интервале температур Т₂ – Т₁.

Такая оценка зависимости скорости реакции от температуры носит весьма приближенный характер, применима только в очень ограниченном интервале температур и потому имеет малую практическую ценность. Более обоснованную зависимость константы скорости реакции от Т можно получить с помощью уравнения изохоры или изобары химической реакции. Таким путем выведено уравнение Аррениуса, характеризующее зависимость константы скорости химической реакции от температуры

= .

Величина Е имеет размерность энергии и носит название энергии активации. Энергию активации можно определить как тот избыток энергии по сравнению со средней энергией молекул при данной температуре, которой должны обладать молекулы, чтобы они могли вступить в химическую реакцию.

Уравнение Аррениуса в интегральной форме имеет вид (считаем, что Е – величина постоянная):

ln k = – + ln C или k = C e ^{– E /RT}.

(ln C – константа интегрирования). Константами, характеризующими реакцию, являются предэкспоненциальный множитель С и энергия активации Е.

Если уравнение Аррениуса проинтегрировать в пределах от Т₁ до Т₂, то получим

= = ,

k ₂ – константа скорости химической реакции при Т₂ , k ₁ – то же при Т₁ . Таким образом, зная величину константы скорости реакции при одной Т, можно вычислить ее величину при другой Т.

Энергию активации можно определить и не зная констант скоростей. Отношение скоростей реакции при двух температурах можно в общем виде записать следующим образом:

.

Если реакцию проводят так, что концентрации участников при двух температурах одинаковы, то

.

Тогда .

Дата добавления: 2014-01-07