Графики Аррениуса

Скорость химической реакции очень чувствительна к изменениям температуры. Эта температурная зависимость математически описывается с помощью уравнения Аррениуса, которое выражает взаимосвязь между константой скорости, абсолютной температурой, стерическим фактором и энергией активации. Энергию активации и стерический фактор также можно определить графически, преобразовав уравнение Аррениуса в неэкспоненциальную форму.

Используя натуральные логарифмы с обеих сторон, получаем уравнение линейной функции. Величина наклона соответствует отрицательному значению энергии активации, деленному на газовую постоянную, а точка пересечения оси y соответствует натуральному логарифму стерического фактора. Это уравнение можно использовать для построения графика, называемого графиком Аррениуса, на котором натуральный логарифм константы скорости обозначается как функция, обратная температуре в кельвинах.

Кинетические данные экспериментов и реакций можно проиллюстрировать и проанализировать с помощью этого графика Аррениуса. В этом примере график представляет собой прямую линию. Величина наклона, указанная в кельвинах, задается равной отрицательному значению энергии активации, деленному на R.После присвоения значения газовой постоянной и решения уравнения энергии активации получается значение 93, 1 килоджоуля на моль.

Кроме того, точка пересечения по оси игрек, 26, 8, равна натуральному логарифму стерического фактора. Таким образом, решение для A дает значение 4, 36 10¹¹ с единицей измерения один на моль в секунду той же единицей, что и у константы скорости. В случаях ограниченных кинетических данных или трудностей с графическим представлением, для вычисления энергии активации неграфическим способом может форма прямой, проходящей через две точки"уравнения Аррениуса.

В таких случаях неэкспоненциальная форма уравнения Аррениуса модифицируется для включения констант скорости при двух различных температурах. Последующее вычитание и перестановка выражения приводят к нужной форме уравнения Аррениуса, которая используется для расчета энергии активации на основе экспериментально полученных констант скорости при двух различных температурах. Подставляя значения, можно рассчитать, что энергия активации этой реакции составляет 145 килоджоулей на моль.