Скорость химических реакций сильно зависит от температуры

При повышении температуры увеличивается скорость движения молекул, возрастает число столкновений между ними и, соответственно этому доля активных молекул. Все это, естественно, обусловливает увеличение скорости химических реакций с повышением температуры.

Так, если осуществить синтез воды

2Н₂ + О₂ = 2Н₂О,

при t = 20^оС, ее практически осуществить невозможно, чтобы она прошла на 15% потребуется 54 миллиарда лет.

При t = 500^оС - необходимо всего 50 минут.

При t = 700^оС - реакция происходит мгновенно.

Количественно зависимость скорости гомогенных реакций от температуры может быть выражена установленным опытным путем в приближенной форме правилом Вант - Гоффа: при повышении температуры на каждые 10^оС скорость гомогенной химической реакции увеличивается в 2-4 раза.

Математически правило Ван-Гоффа, может быть выражено следующим образом:

Vt₂ = Vt₁ · γ^{(t2-t1 ) / 10}

если температура повышается от t₁ до t_2, то скорость реакции при температуре t₂ (Vt₂) выразится через скорость при температуре t₁ (Vt₁),

где γ – температурный коэффициент скорости реакции (изменяется обычно от 2 до 4) – это число, показывающее во сколько именно раз увеличивается скорость химической реакции при повышении температуры на 10⁰С (это отношение константы скорости при температуре t + 10 к константе при температуре t).

γ = k _t+10 / k _t..

Для большинства биохимических реакций температурный коэффициент Вант-Гоффа варьирует от 1,5 ¸ 3,0. Поэтому, если в результате какого-либо заболевания температура человеческого тела поднялась, например, с 36,5⁰ до 39,5⁰С, это значит увеличение скорости происходящих биохимических процессов в 1,13 – 1,39 раз, т.е. на 13-39%.

Увеличение скорости реакции с повышением температуры можно было бы объяснить учащением столкновений молекул вследствие увеличения скорости их движения с повышением температуры. Однако увеличение скорости реакции с повышением температуры значительно больше, чем увеличение скорости движения молекул. Очевидно, наряду с этим, есть и другая причина значительного увеличения скорости реакции с повышением температуры. Разъясняет действие этой другой причины теория активации, согласно которой во взаимодействие вступают только активные молекулы, энергия которых превышает среднюю энергию молекул данного вещества. Для активации остальных молекул им необходимо придать дополнительную энергию, что и может быть достигнуто повышением температуры.

Энергия, которую надо придать молекулам реагирующих веществ, для того, чтобы сделать их активными, называется энергией активации. Она зависит от природы реагирующих веществ и является характеристикой любой реакции и обычно выражается в кДж/моль.