Зависимость скорости реакции от температуры

Для подавляющего числа реакций повышение температуры приводит к увеличению скорости реакции. Вант-Гоффом опытным путем было установлено приближенное правило: при увеличении температуры на каждые 10 градусов скорость гомогенной химической реакции возрастает в 2 – 4 раза.

Скорость реакции при температуре T₂ = T₁ ± 10будет отличаться от таковой при температуре T₁в γ раз. Если же температуры различаются на несколько десятков градусов, то и скорости будут отличаться соответственно во столько же раз:

где γ - температурный коэффициент скорости реакции; k_T+10 и k_T – константы скорости реакции соответственно при температурах T+10 и T.

При увеличение температуры от Т₁ до Т₂ правило Вант-Гоффа имеет вид:

где

С. Аррениус (1889) установил более точную зависимость константы скорости химической реакции от температуры:

где k – константа скорости; E_a – энергия активации.

Энергия активации. Теория Аррениуса

Рис. Энергетическая схема химической реакции

На рис. изображено изменение энергии реагирующих веществ в ходе экзотермической реакции.

Уровень I соответствует исходным веществам,

уровень II – продуктам реакции.

В ходе реакции энергия системы возрастает до величины, отвечающая точке К, а затем уменьшается до уровня II.

В ходе реакции преодолевается энергетический барьер.

Величина этого барьера характеризуется той минимальной дополнительной энергией Е1, которую нужно сообщить исходным веществам, чтобы произошла реакция.

Эта величина называется энергией активации Еа. При протекании реакции в обратном направлении энергия активации равна Е2.

Энергия активации – избыточная энергия, которой должны обладать молекулы для вступления в химическую реакцию.