В небольшом интервале температур достаточно точным является правило
Вант – Гоффа:
При повышении температуры на 10 градусов скорость реакции увеличивается в 2 – 4 раза.
Vt2 = Vt1 g t2-t1/10
g ( гамма) – температурный коэффициент реакции, он показывает, во сколько раз изменится скорость реакции при повышении температуры на 10 градусов.
Vt1- скоростьпри температуре t1, Vt2 - скоростьпри температуре t2.
Температурный коэффициент для разных реакций различен. При обычных температурах его значение для большинства реакций лежит в пределах от 2 до 4.
Для более широкого интервала температур зависимость константы скорости k от температуры описывается уравнением Аррениуса (1889 г.):
k = k0× e -Ea/RT
или в логарифмической форме: lnk = lnk0 - Ea/RT,
где k0 - предэкспоненциальный множитель, имеющий смысл максимально возможного значения константы скорости при нулевой энергии активации или бесконечно высокой температуре, когда все столкновения молекул реагентов становятся активными.
k – константа скорость реакции;
|
|
R - универсальная газовая постоянная, равная 8,31 Дж/моль×К;
e – основание натурального логарифма;
T – температура в градусах Кельвина;
Еа – энергия активации, Дж/моль.
Влияние температуры на скорость реакции объясняет теория активации. Не все соударения молекул приводят к взаимодействию, а только эффективные, с образованием активных молекул, обладающих энергией, достаточной для взаимодействия (Еа). Энергия активации, это минимальная энергия, которой должна обладать система, что бы произошло взаимодействие.
Пусть мы имеем реакцию: А + B → C + D. Изменение энергии такой системы выражается графиком, представленным на рис.2.
Рис.2 Зависимость энергии системы от координаты реакции. (Еа1- энергия активации каталитической реакции)
АК(активированный комплекс) – неустойчивое образование, в котором ослабляются и удлиняются связи, разрываемые в ходе реакции.
Рассмотрим на примере реакции: H2 + Cl2 → 2HCl
H Cl H - - - - Cl H – Cl
| + | → | | →
H Cl H - - - - Cl H – Cl
Исходные вещества Активированный Продукты реакции
комплекс
Координата реакции - это путь от исходного состояния в конечное через активированный комплекс
Еа различных реакций различна. Посредством этого фактора сказывается влияние природы реагирующих веществ на скорость реакции. Если Еа<40 кДж/моль (т.е. мала), то скорость такой реакции велика (например, ионные реакции в растворах и радикальные реакции протекают практически мгновенно). Если Еа>120 кДж/моль (т.е. очень значительна), то скорость такой реакции незначительна (например, реакция синтеза аммиака N2+3H2=2NH3 – скорость этой реакции при обычных температурах вследствие высоких значений Еа настолько мала, что заметить её протекание практически невозможно).
|
|