Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

13.8: Графики Аррениуса
СОДЕРЖАНИЕ

JoVE Core
Chemistry

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Arrhenius Plots
 
ТРАНСКРИПТ

13.8: Графики Аррениуса

Уравнение Аррениуса соотносит энергию активации и константу скорости, k, для химических реакций. В уравнении Аррениуса k = AE-EA/RT, R — идеальная газовая константа, которая имеет значение 8.314 Дж/моль·K, T — температура на шкале Кельвина, EA — энергия активации в Дж/моле, e — константа 2.7183, а A — константа, называемая частотным коэффициентом, которая связана с частотой столкновений и ориентацией реагирующих молекул.

Уравнение Аррениуса можно использовать для вычисления энергии активации реакции на экспериментальных кинетических данных. Удобный подход к определению EA для реакции предполагает измерение k при двух или более различных температурах. В ней используется модифицированная версия уравнения Аррениуса, которая принимает форму линейного уравнения:

 Eq1

График ln k в сравнении с 1/T линейный с уклоном, равным -a/R и y-отсекаемый равным ln A.

Рассмотрим следующую реакцию:

 Eq2

Энергия активации этой реакции может быть определена, если изменение постоянной скорости с температурой известно из кинетических данных реакции, как показано на рисунке.

Температура (K) Постоянная скорости (л/моль/с)
555 3.52 × 10–7
575 1.22 × 10–6
645 8.59 × 10–5
700 1.16 × 10–3
781 3.95 × 10–2

Предоставленные данные могут быть использованы для получения значений обратной от температуры (1/T) и природного лога k (ln k).

1/T (K–1) ln k
  1.80 × 10–3        –14.860    
1.74 × 10–3 –13.617
1.55 × 10–3 –9.362
1.43 × 10–3 –6.759
1.28 × 10–3 –3.231

 Image1

На графике производных точек данных с ln k по сравнению с 1/T создается линейный график, показанный линейной зависимостью между ln k и 1/T, как показано на рисунке.

Наклон линии, соответствующий энергии активации, можно оценить с помощью двух экспериментальных пар данных.              

 Eq3

Альтернативный подход к извлечению энергии активации предполагает использование постоянной скорости при двух различных температурах. При таком подходе уравнение Аррениуса переупорядочено до удобной двухточечной формы:

 Eq4

При перестановке уравнения генерируется выражение для энергии активации.

 Eq5

Подстановка двух пар данных и дальнейшие расчеты дают значение энергии активации в джоулях на моль или киложоулях на моль.

 Eq6

Этот альтернативный двухточечный подход дает тот же результат, что и графический подход. Однако на практике графический подход обычно обеспечивает более надежные результаты при работе с фактическими экспериментальными данными.

Этот текст адаптирован из Openstax, Химия 2е изд., раздел 12.5: Теория столкновений.

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter