Влияние температуры на скорость реакции: температурный коэффициент, энергия активации

Для большинства химических реакций характерно повышение скорости реакции с повышением температуры. Это связано с теорией активации.

Энергия активации – это энергия, которую необходимо сообщить одному моль вещества, чтобы все молекулы в нем стали активны.

Активация молекул возможна при нагревании, при растворении вещества, при поглощении/испускании квантов, под действием ультразвука, при ударении о стенки сосуда.

С точки зрения теории активации исходные вещества сначала образуют активный комплекс и на это затрачивается энергия прямой реакции. На эту величину возрастает энергия системы. Затем происходит распад комплекса с образованием продуктов реакции и выделением энергии, которая равна…

Еа(прод)>Еа(исх) - экзотермический процесс

Еа(прод)<Еа(исх) - эндотермический процесс

∆Н = Еа(прямой реакции) – Еа(обратной реакции)

Возможность образования активного комплекса и, соответственно, продуктов реакции определяется энергией молекул.

Молекула, энергии которой достаточно для образования активизирующего комплекса, называется активной молекулой.

Доля активных молекул зависит от температуры.

N_{Еа –} число активных молекул

N – общее число молекул

Ea – энергия активации

R- Универсальная газовая постоянная

T- Температура (К)

Высокая энергия активации является причиной того, что многие реакции не протекают при маленьких температурах (∆G<0).

Зависимость константы скорости реакции и энергии активации устанавливается уравнением Аррениуса.

К=А* К - константа скорости реакции

А – предэкспоненциальный показатель (указывает долю активных соударений)

Еа = *ln(К2/К1) уравнение энергии активации

К2 и К1- константы скорости реакции при температурах Т1 и Т2.

Зависимость скорости реакции от температуры описывается уравнением Вант – Гоффа.

V₂=V₁*γ^(T2-T1)/10

V₁ и V₂ - скорости при Т₁ и Т₂

γ – температурный коэффициент Вант – Гоффа.

Правило Вант – Гоффа.

При повышении температуры на каждые 10⁰ скорость реакции возрастает в 2-4 раза.

= γ=(^10/∆Т

Для ускорения очень медленных реакции используют катализаторы – это вещества, которые способны понижать энергию активации, при этом молекулы становятся более реакционно способными при низких температурах.

Увеличение скорости реакции в присутствии катализатора оценивают с помощью такого уравнения.