Зависимость скорости реакции от температуры.

При повышении температуры скорость большинства реакций увеличивается. Однако некоторые реакции с увеличением температуры замедляются, например, реакции с участием ферментов. При повышении температуры фермент уменьшает свою каталитическую активность, поэтому скорость реакции тоже уменьшается.

Зависимость скорости реакции от температуры приближенно определяется эмпирическим правилом Вант-Гоффа (выполняется для реакций, протекающих при обычных температурах 273-373К):

при повышении температуры на каждые 10 градусов скорость большинства реакций увеличивается в 2-4 раза:

(31) или (32)

где – скорость реакции при определенных температурах; Т – температура; – температурный коэффициент реакции, который показывает во сколько раз возрастает скорость реакции (или константа скорости) при повышении температуры на 10 °C.

Поскольку величина скорости прямопропорциональна константе скорости и обратнопропорциональна времени, то формулу (32) можно записать следующим образом:

(33)

где k – константа скорости; t – время протекания реакции.

Более точное описание зависимости скорости реакции от температуры даёт уравнение Аррениуса:

(34)

где А – постоянный множитель, не зависящий от температуры, связан с вероятностью и числом столкновений;

e – основание натурального логарифма;

R – универсальная газовая постоянная (R=8,314 );

Т – температура, К;

Е_а – энергия активации реакции, Дж.

Для того чтобы между частицами совершился элементарный акт взаимодействия, они должны столкнуться друг с другом. И хотя число столкновений, испытываемых каждой молекулой, очень велико, далеко не каждое приводит к взаимодействию. Возможность и вероятность взаимодействия между молекулами зависит от их состояния в момент столкновения. Хотя в среднем энергия молекул при данной температуре постоянна, есть молекулы, обладающие большим запасом энергии, и, следовательно, большей скоростью движения.

Молекулы, обладающие энергией достаточной для осуществления реакции в данных условиях, называются активными.

Энергия активации (E_a) – минимальный запас энергии, которым должны обладать молекулы, чтобы вступить в реакцию.

Рассмотрим изменение энергии исходной системы при её превращении в конечное состояние (рисунки 1 и 1^/)

	Рис. 1. Энергетический рельеф пути экзотермической реакции
	Рис. 1/. Энергетический рельеф пути эндотермической реакции

Для образования молекулы АВ (рис.1) молекулы А и В, обладающие энергией, превышающей энергию активации вступают в химическое взаимодействие.

Разность между энергией продуктов реакции и исходных веществ является тепловым эффектом реакции ( ).

Исходя из рис.1 видно, что продукт реакции АВ обладает меньшим запасом энергии, чем исходные вещества, т.е. реакция является экзотермической; из рис.1^/ видно, что продукт реакции АВ обладает большим запасом энергии, чем исходные вещества, т.е. реакция является эндотермической.

Таким образом, энергия активации зависит от пути, по которому протекает реакция.