Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Уравнение Аррениуса
Это уравнение, предложенное шведским учёным Аррениусом в 1889 году, выражает одновременно зависимость скорости реакции от энергии активации, температуры, а также энтропии активации реакции:
(1.20)
Входящие в это уравнение величины k, Ea, T, R определены ранее. Величина выражает так называемый стерический фактор, который также может существенно влиять на скорость реакции. Его смысл в том, что, кроме обладания энергией активации, для осуществления реакции необходимо, чтобы молекулы при столкновении были определённым образом (благоприятно) ориентированны друг относительно друга в пространстве. Это можно проиллюстрировать на примере реакции H2 + I2 ® 2HI
а) б) Рис 11. Благоприятные (а) и неблагоприятные (б) столкновения молекул H2 и I2
Другим примером роли стерического фактора может служить уменьшение скорости реакции этерификации (спирт + кислота ® сложный эфир + вода) при переходе от первичных спиртов к третичным. Третичные спирты (R3C-OH) имеют более сложное пространственное строение, чем первичные (RСН2–OH), поэтому возможность их благоприятной ориентации по отношению к молекулам кислоты менее вероятна. Величина ΔSa называется энтропией активации (Дж/моль·К), она пропорциональна отношению числа благоприятных способов ориентации к их общему возможному числу:
Отсюда очевидно, что чем жёстче требования ориентации, тем меньше будет величина ΔSa, а значит и скорость реакции. Значение стерического фактора особенно сказывается на реакциях с участием сложных молекул с разветвлённой структурой. Z – множитель, отражающий общее число столкновений взаимодействующих частиц. Произведение часто обозначают как А и называют предэкспоненциальным множителем, тогда уравнение (1.20) записывается: (1.21)
Определение энергии активации. Прологарифмировав уравнение Аррениуса, получим: (1.22)
Если построить график зависимости экспериментальных величин lg k от , то получим прямую, отсекающую на оси ординат отрезок, равный lgA (откуда можно определить А) и имеющую наклон, равный (откуда можно определить Ea) (рис. 12):
Рис.12. Графический расчет энергии активации
Следовательно, для определения энергии активации необходимо иметь опытные данные по значениям константы скорости при нескольких температурах. Их представляют в виде таблицы:
и строят график зависимости . Если известны только два значения константы скорости k1 и k2 при Т1 и Т2 соответственно, то уравнение (1.22) для этого случая запишется следующим образом: (1.23) (1.24) Вычитая уравнение (1.24) из (1.23), получим:
или
Еа = 2,3RT1T2.lg(k2/k1)/(T2-T1 ) (1.25)
Уравнение Аррениуса, таким образом, математически выражает важнейшие положения, вытекающие из теории активных столкновений: 1) чем больше концентрация реагирующих веществ, тем выше скорость реакции (тем больше число столкновений); 2) чем больше энергия активации реакции, тем её скорость меньше (тем меньше доля активных молекул); 3) повышение температуры увеличивает скорость реакции (увеличивается доля активных молекул); 4) чем выше энергия активации, тем быстрее увеличивается скорость реакции с ростом температуры (быстрее увеличивается доля молекул с большими энергиями); 5) чем проще строение молекул, тем выше скорость реакции (тем больше доля благоприятных взаимных ориентаций молекул в пространстве).
|