Arrheniův graf
Najděte zdroje: „Arrheniův graf“ – zprávy – noviny – knihy – scholar – JSTOR (červen 2020) (Naučte se, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony)
V chemické kinetice Arrheniův graf zobrazuje logaritmus rychlostní konstanty reakce, ( ln ( k ) {\displaystyle \ln(k)} , ordinátní osa) vynesený proti reciproké hodnotě teploty ( 1 / T {\displaystyle 1/T} , abscisní osa). Arrheniovy grafy se často používají k analýze vlivu teploty na rychlost chemických reakcí. Pro jediný tepelně aktivovaný proces s omezenou rychlostí dává Arrheniův graf přímku, z níž lze určit aktivační energii i preexponenciální faktor.
Arrheniova rovnice může být dána ve tvaru: že
k = A exp ( – E a R T ) nebo A exp ( – E a k B T ) {\displaystyle k=A\exp \left({\frac {-E_{a}}{RT}}}\right){\text{ nebo }}A\exp \left({\frac {-E_{a}}{k_{B}T}}\right)}.
Kde:
k {\displaystyle k} = rychlostní konstanta A {\displaystyle A} = preexponenciální faktor E a {\displaystyle E_{a}} = Aktivační energie k B {\displaystyle k_{B}} = Boltzmannova konstanta R {\displaystyle R} = plynová konstanta, ekvivalentní k B {\displaystyle k_{B}} krát Avogadrova konstanta. T {\displaystyle T} = Absolutní teplota, K
Jediný rozdíl je v jednotkách energie: první forma používá energii/mole, což je běžné v chemii, zatímco druhá forma používá energii přímo v měřítku jednotlivých částic, což je běžné ve fyzice. rozdílné jednotky jsou zohledněny v použití buď plynové konstanty R {\displaystyle R} nebo Boltzmannovy konstanty k B {\displaystyle k_{B}}. .
Přirozený logaritmus první rovnice dává.
ln ( k ) = ln ( A ) – E a R ( 1 T ) {\displaystyle \ln(k)=\ln(A)-{\frac {E_{a}}{R}}\levice({\frac {1}{T}}\pravice)}
Při vykreslení výše popsaným způsobem, hodnota y-interceptu (při x = 1 / T = 0 {\displaystyle x=1/T=0} ) bude odpovídat ln ( A ) {\displaystyle \ln(A)} a sklon přímky bude roven – E a / R {\displaystyle -E_{a}/R}. . Hodnoty y-interceptu a sklonu lze určit z experimentálních bodů pomocí jednoduché lineární regrese pomocí tabulkového procesoru.
Preexponenciální faktor A je empirická konstanta úměrnosti, která byla odhadnuta podle různých teorií, které berou v úvahu faktory, jako je frekvence srážek mezi reagujícími částicemi, jejich relativní orientace a entropie aktivace.
Výraz e x p ( – E a / R T ) {\displaystyle exp(-E_{a}/RT)} představuje podíl molekul přítomných v plynu, které mají při určité teplotě energii rovnou nebo vyšší než aktivační energie. Téměř ve všech praktických případech platí, že E a ≫ R T {\displaystyle E_{a}\gg RT} , takže tento podíl je velmi malý a rychle roste s teplotou T. V důsledku toho reakční rychlostní konstanta k rychle roste s teplotou T, jak ukazuje přímý graf závislosti k na teplotě T. (Matematicky při velmi vysokých teplotách, takže E a ≪ R T {\displaystyle E_{a}\ll RT} , by se k vyrovnalo a limitně by se blížilo A, ale tento případ v praktických podmínkách nenastává)
.