13.7: 温度依存の反応速度

アレニウスの式

アレニウスの式（k = Ae^{− E_a/ RT}）は、あらゆる化学反応の活性化エネルギーと速度定数kを関連付けています。

この式で、Rは理想的な気体定数であり、値は8.314 J / mol· K、Tは絶対温度、E_aは、1モルあたりのジュール単位の活性化エネルギー、eはネイピア数(2.7183…)、Aは衝突の頻度と反応する分子数に関連する頻度因子と呼ばれる定数です。アレニウスの式は、衝突理論の仮定にうまく対応しています。頻度因子Aは、反応条件が反応物分子間の衝突方向に関してどれだけ有利であるかを反映します。反応効率が高い方向での衝突確率が高くなると、Aの値が大きくなり、反応速度が速くなります。

指数項e^{− E_a/ RT}は、反応速度に対する活性化エネルギーの影響を表します。分子運動論によると、物質の温度は、その構成原子または分子の平均運動エネルギーの尺度です。活性化エネルギーが低いほど、適切にエネルギーが与えられた分子の割合が高くなり、反応が速くなります。

指数項は、反応速度に対する温度の影響も表します。より高い温度は、活性化障壁（E_a）を超えるのに十分なエネルギー（RT）を持っている分子の割合が大きなことを示します。これにより、速度定数の値が高くなり、それに応じて反応速度が速くなります。

特定の温度で2つの異なる活性化エネルギーを超えるエネルギー、および2つの異なる温度で特定の活性化エネルギーを持つ分子の数を示す分子エネルギー分布。

上記の文章は以下から引用しました。Openstax, Chemistry 2e, Section 12.5: Collision Theory.