Зависимость скорости химической реакции от температуры. Правило Вант-Гофа. Энергия активации. Уравнение Аррениуса. Энергетические диаграммы хода экзо- и эндотермической реакции

Влияние температуры на скорость химической реакции

При повышении температуры скорость химических реакций обычно возрастает. Это объясняется теорией активации: энергия необходимая для активирования молекул, называется энергией активации (Е акт).

С повышением температуры увеличивается число активных молекул, поэтому увеличивается скорость реакции.

Зависимость скорости химической реакции от температуры определяется правилом Вант-Гоффа: при повышении температуры на 10оС скорость большинства химических реакций увеличивается в 2–4 раза. Это правило математически выражается следующей формулой:

где γ – температурный коэффициент, который показывает, во сколько раз увеличивается скорость реакции при повышении температуры на 10оС.

Энергия, необходимая для перехода вещества в состояние активированного комплекса называется энергией активации. Возможность образования активированного комплекса, а соответственно и химического взаимодействия, определяется энергией молекул. Молекула, энергия которого достаточна для образования активированного комплекса, называется активной. Доля их в системе зависит от температуры. Чем выше энергия активации, тем очевидно, меньше доля частиц, способных к активному взаимодействию. Экзотермические реакции протекают с меньшей энергией активации,чем эндотермические. Высокая энергия активации, или как инога говорят,высокий энергетический барьер является причиной того, что многие хим. Р. При невысоких темпер. Не протекают, хотя и принципиально возможны (del G<0)Так, в обычных условиях самопроиз. Не загораются: дерево, ткани,бумага,уголь,хлеб,хотя энергия Гиббса реак. Окис. Этих веществ ниже (delG<0). Уравнение Аррениуса - устанавливает зависимость константы скорости химической реакции от температуры ,

где A-предэкспоненциальныи множитель (размерность совпадает с размерностью к), Еа -энергия активации, обычно принимающая положит. значения, Т-абс. т-ра, k-постоянная Больцмана. Принято приводить Еа в расчете не на одну молекулу, а на число частиц NA = 6,02*1023 (постоянная Авогадро) и выражать в кДж/моль; в этих случаях в Аррениуса уравнении величину k заменяют газовой постоянной R. График зависимости 1nк от 1/kT (аррениусов график)-прямая линия, отрицат. наклон к-рой определяется энергией активации Еа и характеризует положит. температурную зависимость к.

Аррениуса уравнение применимо к мн. сложным р-циям; в этих случаях Еа обычно наз. кажущейся энергией активации. Для нек-рых сложных р-ций аррениусов график представляет собой кривую линию; если его используют для определения величин А и Еа, необходимо указывать соответствующие концентрационный и температурный интервалы.