Влияние температуры на скорость простых химических реакции

Температура сильно влияет на скорость химической реакции. В соответствии с эмпирическим правилом Вант-Гоффа при увеличении температуры на каждые 10 °С скорость простых химических реакций увеличивается в 2 – 4 раза.

Математическое выражение правила Вант-Гоффа:

,

где g – температурный коэффициент скорости химической реакции (g = 2¸4),

.

u₁, u₂ – скорость реакции при температуре Т₁ и Т₂ соответственно.

Например, если при повышении температуры на 60 °С скорость реакции возросла в 64 раза, то температурный коэффициент g равен

.

Более точно влияние температуры на скорость простых химических реакций писывает уравнение Аррениуса:

, (12)

где b – предэкспоненциальный множитель, в небольшом интервале температур
b = const; Е_а – энергия активации.

Энергия активации – это избыточная энергия микрочастиц относительно среднего энергетического уровня системы, необходимая для того, чтобы произошло химическое взаимодействие.

Эндотермические реакции Экзотермические реакции

1-1 – средний энергетический уровень микрочастиц в реакторе;

2-2 – энергетический уровень, на котором происходит химическое взаимодействие;

3-3 – энергетический уровень микрочастиц продуктов реакции.

Чем выше энергия активации, тем медленнее протекает реакция.

Энергию активации реакции можно найти, если известны константы скорости данной реакции при нескольких температурах. Зависимость k = f(T) может быть установлена экспериментально. Уравнение Аррениуса (12) удобно привести к линейному виду, прологарифмировав левую и правую части:

.

Из полученного уравнения следует, что для любой химической реакции зависимость lnk от 1/Т описывается прямой линией (см. рис.). Тангенс угла наклона прямой равен

,

.

Если известны константы скорости при двух температурах, то можно найти некоторое среднее значение энергии активации в заданном интервале температур:

.