Równanie Arrheniusa – równanie, podane przez szwedzkiego chemika Svantego Arrheniusa , wyrażające zależność stałej szybkości reakcji od temperatury[1] [2] [3] :
k
=
A
e
− − -->
E
a
R
T
{\displaystyle k=Ae^{\frac {-E_{\mathrm {a} }}{RT}}}
lub w postaci logarytmicznej :
ln
-->
k
=
ln
-->
A
− − -->
E
a
R
T
,
{\displaystyle \ln k=\ln A-{\frac {E_{\mathrm {a} }}{RT}},}
gdzie:
k
{\displaystyle k}
– stała szybkości reakcji,
A
{\displaystyle A}
– czynnik przedeksponencjalny związany z częstością zderzeń skutecznych w danej reakcji,
e
{\displaystyle e}
– podstawa logarytmu naturalnego ,
E
a
{\displaystyle E_{\mathrm {a} }}
– energia aktywacji reakcji (J ·mol −1 ),
T
{\displaystyle T}
– temperatura bezwzględna ,
R
{\displaystyle R}
– uniwersalna stała gazowa wynosząca 8,31446261815324 J·mol−1 ·K −1 .
Wykres Arrheniusa. Dane doświadczalne reakcji 2 NO 2 → 2 NO + O 2 zostały naniesione w układzie współrzędnych
X
=
1
/
T
,
Y
=
ln
-->
k
,
{\displaystyle \mathrm {X} =1/T,\mathrm {Y} =\ln k,}
dając w przybliżeniu linię prostą
Równanie Arrheniusa w postaci logarytmicznej ma dwie zmienne,
k
{\displaystyle k}
i
T
,
{\displaystyle T,}
i można je zapisać w postaci
ln
-->
k
=
a
− − -->
b
/
T
,
{\displaystyle \ln k=a-b/T,}
w której
a
{\displaystyle a}
i
b
{\displaystyle b}
są stałymi. Oznacza to, że między
ln
-->
k
{\displaystyle \ln k}
a
1
/
T
{\displaystyle 1/T}
zachodzi zależność liniowa . Dzięki temu, znając doświadczalne wartości stałych szybkości reakcji w kilku temperaturach, można łatwo wyznaczyć zarówno wartość stałej
A
,
{\displaystyle A,}
jak i energię aktywacji danej reakcji. Nachylenie uzyskanej linii ma wartość
− − -->
E
a
R
,
{\displaystyle -{\frac {E_{\mathrm {a} }}{R}},}
a punkt przecięcia linii z osią rzędnych ma wartość
ln
-->
A
y
{\displaystyle \ln Ay}
[1] [2] [3] .
Równanie Arrheniusa dla procesów relaksacyjnych
Równanie Arrheniusa opisywać może też procesy relaksacyjne drgań cząstek (np. atomów w cząsteczce ) wzbudzonych termicznie. Ma ono wówczas postać[4] :
v
r
=
v
0
e
− − -->
E
a
R
T
,
{\displaystyle v_{\mathrm {r} }=v_{0}e^{\frac {-E_{\mathrm {a} }}{RT}},}
gdzie:
v
r
{\displaystyle v_{\mathrm {r} }}
– częstość relaksacji,
v
0
{\displaystyle v_{0}}
– częstość drgań cieplnych,
E
a
{\displaystyle E_{\mathrm {a} }}
– energia aktywacji procesu relaksacyjnego.
Zobacz też
Przypisy
↑ a b Peter P. Atkins Peter P. , Chemia fizyczna , PWN, 2012, s. 750–752, ISBN 978-83-01-13502-7 .
↑ a b Zdzisław Z. Ruziewicz Zdzisław Z. , Krzysztof K. Pigoń Krzysztof K. , Chemia fizyczna. Tom 1. Podstawy fenomenologiczne , PWN, 2005, s. 523–525, ISBN 978-83-01-14484-5 .
↑ a b Robert G. R.G. Mortimer Robert G. R.G. , Physical Chemistry , wyd. 3, Elsevier/Academic Press, s. 533–534, ISBN 978-0-12-370617-1 (ang. ) .
↑ Andrzej Kajetan A.K. Wróblewski Andrzej Kajetan A.K. i inni red., Encyklopedia fizyki współczesnej , Warszawa: PWN , 1983, s. 659, ISBN 83-01-00391X .i inni