Зависимость скорости реакции от температуры

Скорость химической реакции при повышении температуры увеличивается. На основании экспериментальных данных сформулировано следующее эмпирическое правило Вант-Гоффа.

При повышении температуры на каждые 10^о скорость химической реакции увеличивается в 2-4 раза.

Для объяснения влияния температуры из кинетической теории газов была выведена теория активных столкновений. Аррениус высказал предположение, что столкновение молекул (или других частиц) может приводить к реакции только в том случае, если энергия сталкивающихся молекул равна или больше некоторой минимальной энергии.Минимальная энергия, которая необходима для химического взаимодействия, получила название энергии активации Е_А. Математическое соотношение между скоростью реакции, частотой столкновений и вероятностью того, что энергия молекул превосходит величину Е_А получило название уравнения Аррениуса.

,

где k – константа скорости реакции; R – газовая постоянная; Т – абсолютная температура; Z – число столкновений.

Множитель , называемый экспоненциальным, характеризует долю активных столкновений, а значит и константа скорости тем больше, чем меньше энергия активации и чем выше температура. Таким образом, увеличение скорости реакции при повышении температуры связано с увеличением доли активных молекул.

Уравнение Аррениуса можно также представить в следующем виде:

,

где k₁ и k₂ – константы скорости соответственно при температурах Т₁ и Т₂.

С помощью этого уравнения можно производить следующие расчеты:

а) если известны Е_А и k₁, можно рассчитать k₂;

б) можно рассчитать энергию активации (Е_А), если известны константы скорости при двух температурах.