Зависимость скорости реакции от температуры

Скорость химической реакции с ростом температуры всегда увеличивается. При небольшом изменении температуры доста­точно точным является правило Вант-Гоффа.

Повышение температуры на каждые 10° увеличивает скорость реакции в 2 — 4 раза:

ʋ_T+ΔT/ ʋ_T = k_T+ΔT/k_T = γ^ΔT/10

где ʋ_T — скорость реакции при исходной температуре T; k_T - константа скорости реакции при исходной температуре T; ʋ_T+ΔT -скорость реакции при повышенной температуре T+ΔT; k_T+ΔT — константа скорости реакции при повышенной температуре T+ΔT; γ — температурный коэффициент скорости реакции, принимающий значения от 2 до 4.

В широком интервале температур применимо уравнение Аррениуса:

k=Ae^--E/RT

где k — константа скорости реакции; А и Е — постоянные, е — основание натурального логарифма; R — универсальная газовая постоянная; Т — абсолютная температура.

Уравнение Аррениуса позволяет вычислить константу ско­рости реальных газовых реакций. Чтобы произошло взаимодей­ствие частиц (молекул, атомов, радикалов), они должны столк­нуться. За 1 секунду каждая молекула газа испытывает при нормаль­ных условиях десятки миллионов столкновений. Казалось бы, все реакции в газах должны происходить мгновенно. На самом деле это не так, скорость реальных реакций в 10¹⁰ — 10²⁹ раз меньше той, которую они должны были бы иметь, если бы все столкновения частиц приводили к их химическому взаимодей­ствию.

Для химического взаимодействия необходимо не любое столкновение, а только геометрически удачное. Множитель А в уравнении Аррениуса характеризует число столкновений, в которых молекулы имеют нужную для взаимодействия взаим­ную ориентацию. Что такое геометрически удачное столкнове­ние, можно представить себе, если рассмотреть еще раз третью стадию реакции синтеза иодоводорода. Удар свободного атома иода по тому атому водорода частицы Н₂I, ко­торый не связан с атомом иода, геометрически удачен. В резуль­тате него образуется активированный комплекс: