Влияние температуры на скорость реакции. Правило Вант-Гоффа
Количественная зависимость скорости реакции от температуры выражается эмпирическим правилом Вант-Гоффа (1884 г.): при повышении температуры на каждые 100С скорость большинства реакций возрастает в 2-4 раза, а при понижении температуры на 100С скорость реакции во столько же раз уменьшается. Число, показывающее, во сколько раз увеличивается скорость данной реакции при повышении температуры на 100С, называется температурным коэффициентом скорости
Для большинства реакций это отношение колеблется в пределах от 2 до 4. Скорость реакции
где γ – температурный коэффициент; t01 – начальная температура; t02 – конечная температура;
УПРАЖНЕНИЕ 2.1 Во сколько раз увеличится скорость химического процесса, если температура в системе повысилась с 800С до 1100С, т.е. на 300 при температурном коэффициенте γ=3? Решение:Используя уравнение (2.5), получаем
Таким образом,приповышении температуры с 800 до 1100С скорость реакции увеличится в 27 раз. С изменением температуры изменяется константа скорости. Поэтому зависимость скорости реакции от температуры можно выразить через отношение константы скорости при температуре (t0 + 100) к константе скорости при температуре t0.
Более точно зависимость скорости реакции от температуры выражается уравнением Аррениуса:
где В химической кинетике часто пользуются уравнением Аррениуса в логарифмической форме:
Из уравнения (2.8) следует, что зависимость константы скорости от температуры, построенная в координатах
Таким образом, экспоненциальный фактор Столь резкое влияние температуры на скорость реакции объясняется увеличением относительного количества активных частиц и увеличением числа столкновений между ними, что ведет к увеличению скорости реакции.
|
.
(2.4)
при любой температуре t02 можно вычислить по формуле:
, (2.5)
– скорость реакции при температуре t01.
(2.6)
, (2.7)
– константа скорости реакции; 
– предэкспоненциальный множитель (зависящий от природы вещества); 
– энергия активации, Дж/моль; 
– универсальная газовая постоянная, 8,3143 Дж/моль∙К; 
– основание натурального логарифма (2,718).
. (2.8)
, линейна (рис. 2.1). Эта
Рис. 2.1 Зависимость константы скорости
от температуры.
. Чем больше величина энергии активации, тем меньше доля активных частиц, столкновение между которыми ведет к химической реакции, то есть тем меньше константа скорости.
выражает долю частиц от их общего числа, обладающих достаточным запасом энергии для протекания процесса в случае их столкновения.
