13.7
Chemische reactiesnelheden zijn gevoelig voor temperatuurveranderingen. Een stijging van 10 graden Celsius kan de reactiesnelheid 3 tot 4 keer versnellen, maar waarom? De snelheidswet van een reactie definieert de relatie tussen een reactantconcentratie en de reactiesnelheid.
Omdat de concentratie temperatuuronafhankelijk is, blijft alleen de snelheidsconstante over om de reactiesnelheid afhankelijk van de temperatuur te beïnvloeden. Zo concludeerde de Zweedse chemicus Svante Arrhenius in 1889 dat de temperatuurafhankelijkheid van een reactiesnelheid is opgenomen in de snelheidsconstante. De snelheidsconstante beschrijft de relatie tussen temperatuur en kinetische parameters met betrekking tot de botsings-oriëntatie-en activeringsenergie van reagerende moleculen via de Arrhenius-vergelijking.
A is een constante die de Arrhenius-factor of frequentiefactor wordt genoemd, e is een exponentiële factor die activeringsenergie integreert, gemeten in joules per mol, de gasconstante en de temperatuur in Kelvin. De temperatuurafhankelijkheid van de parameters kan worden verklaard met het botsingsmodel, dat stelt dat reagerende moleculen in de juiste oriëntatie met voldoende energie moeten botsen om een chemische reactie op gang te brengen. De frequentiefactor bestaat uit twee componenten:de botsingsfrequentie en de oriëntatiefactor.
De botsingsfrequentie is het aantal moleculaire botsingen per tijdseenheid, terwijl de oriëntatiefactor de kans op botsingen met een gunstige oriëntatie beschrijft. Toch leidt slechts een klein deel van de botsingen tot een reactie. Dit komt omdat de reagerende moleculen een energiebarrière moeten overwinnen, de activeringsenergie genaamd, om in producten te veranderen.
Alleen die moleculen die met voldoende kinetische energie in botsing komen, zullen voldoende potentiële energie hebben om bindingen te buigen, uit te rekken of te verbreken, om te transformeren in een hoogenergetisch tussenproduct dat de overgangstoestand of het geactiveerde complex wordt genoemd. Het kortstondige, onstabiele geactiveerde complex verliest energie om stabiele producten te vormen, waarvan de totale energie lager is dan die van de reactanten. De exponentiële factor in de Arrhenius-vergelijking vertegenwoordigt de fractie van succesvolle botsingen die resulteren in producten.
Een temperatuurstijging beïnvloedt zowel de frequentiefactor als de exponentiële factor. Bij verhoogde temperaturen bewegen moleculen sneller, krachtiger en met hogere thermische energieën, wat leidt tot gunstiger botsingen. Een temperatuurstijging resulteert dus in hogere frequentie en exponentiële factoren die leiden tot een stijging van de snelheidsconstante, wat zich vertaalt in een versnelde reactiesnelheid.
De botsingstheorie
Atomen, moleculen of ionen moeten botsen voordat ze met elkaar kunnen reageren. Atomen moeten dicht bij elkaar zijn om chemische bi…
Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.