Arrhenius-vergelijking

De snelheid van een chemische reactie is zeer gevoelig voor temperatuurveranderingen. Deze temperatuurafhankelijkheid wordt wiskundig verklaard met behulp van de Arrhenius-vergelijking;die de relatie uitdrukt tussen de snelheidsconstante, de absolute temperatuur, de frequentiefactor en de activeringsenergie. De activeringsenergie en frequentiefactor kunnen ook grafisch worden bepaald door de Arrhenius-vergelijking om te zetten in een niet-exponentiële vorm.

Met behulp van de natuurlijke logaritmen aan beide zijden wordt een vergelijking voor een lineaire functie gegenereerd. De hellingwaarde komt overeen met de negatieve waarde van activeringsenergie boven gasconstante, en het y-snijpunt komt overeen met de natuurlijke log van de frequentiefactor. Deze vergelijking kan worden gebruikt om een grafiek te genereren die de Arrhenius-grafiek wordt genoemd, waarin de natuurlijke log van de snelheidsconstante wordt aangegeven als een functie van de inverse van de temperatuur in Kelvin.

Kinetische gegevens van experimenten en reacties kunnen worden geïllustreerd en geanalyseerd met behulp van deze Arrhenius-grafiek. In dit voorbeeld levert de grafiek een rechte lijn op. De hellingswaarde in Kelvin wordt gelijk gesteld aan de negatieve waarde van activeringsenergie boven R.Na het toekennen van de waarde voor de gasconstante en het oplossen van de activeringsenergie wordt een waarde van 93, 1 kilojoules per mol verkregen.

Bovendien is het y-snijpunt van 26, 8 gelijk aan de natuurlijke log van de frequentiefactor. Het oplossen van A geeft dus de waarde van 4, 36 10¹¹ met de eenheid één-gedeeld-door-molariteit-seconden dezelfde eenheid als de snelheidsconstante. In het geval van beperkte kinetische gegevens of problemen met grafische weergave, kan een tweepuntsvorm van de Arrhenius-vergelijking worden gebruikt om de activeringsenergie op een niet-grafische manier te berekenen.

In dergelijke gevallen wordt de niet-exponentiële vorm van de Arrhenius-vergelijking gewijzigd om snelheidsconstanten bij twee verschillende temperaturen op te nemen. Daaropvolgende aftrekking en herschikking van de uitdrukking levert de tweepuntsvorm van de Arrhenius-vergelijking op, die wordt gebruikt om de activeringsenergie te berekenen uit experimenteel gegenereerde snelheidsconstanten bij twee verschillende temperaturen. Door de waarden te vervangen, wordt de activeringsenergie voor deze reactie berekend op 145 kilojoules per mol.