Graficul Arrhenius
Căutați surse: „Arrhenius plot” – news – newspapers – books – scholar – JSTOR (June 2020) (Learn how and when to remove this template message)
În cinetica chimică, un Arrhenius plot afișează logaritmul unei constante de viteză de reacție, ( ln ( k ) {\displaystyle \ln(k)} , axa ordonatelor) trasat în funcție de reciproca temperaturii ( 1 / T {\displaystyle 1/T} , abscisă). Graficele Arrhenius sunt adesea utilizate pentru a analiza efectul temperaturii asupra vitezei reacțiilor chimice. Pentru un singur proces activat termic cu viteză limitată, un grafic Arrhenius oferă o linie dreaptă, din care se pot determina atât energia de activare, cât și factorul preexponențial.
Ecuația Arrhenius poate fi dată sub forma: că
k = A exp ( – E a R T ) sau A exp ( – E a k B T ) {\displaystyle k=A\exp \left({\frac {-E_{a}}{RT}}\right){\text{ sau }}A\exp \left({\frac {-E_{a}}}{k_{B}}\T}\right)}
Unde:
k {\displaystyle k} = Constanta de viteză A {\displaystyle A} = Factorul pre-exponențial E a {\displaystyle E_{a}} = Energia de activare k B {\displaystyle k_{B}} = Constanta Boltzmann R {\displaystyle R} = Constanta gazelor, echivalentă cu k B {\displaystyle k_{B}} ori constanta lui Avogadro. T {\displaystyle T} = Temperatura absolută, K
Singura diferență constă în unitățile de măsură a energiei: prima formă folosește energia/mole, ceea ce este comun în chimie, în timp ce a doua formă folosește direct energia la scara particulelor individuale, ceea ce este comun în fizică.Unitățile de măsură diferite sunt luate în considerare prin utilizarea fie a constantei gazelor R {\displaystyle R} sau constanta Boltzmann k B {\displaystyle k_{B}}. .
Înlocuind logaritmul natural al primei ecuații se obține.
ln ( k ) = ln ( A ) – E a R ( 1 T ) {\displaystyle \ln(k)=\ln(A)-{\frac {E_{a}}{R}}\left({\frac {1}{T}\right)}
Când este reprezentată grafic în modul descris mai sus, valoarea intersecției y (la x = 1 / T = 0 {\displaystyle x=1/T=0} ) va corespunde lui ln ( A ) {\displaystyle \ln(A)} , iar panta dreptei va fi egală cu – E a / R {\displaystyle -E_{a}/R} . Valorile intersecției y și pantei pot fi determinate din punctele experimentale folosind o regresie liniară simplă cu ajutorul unei foi de calcul.
Factorul pre-exponențial, A, este o constantă empirică de proporționalitate care a fost estimată de diverse teorii care iau în considerare factori precum frecvența de coliziune între particulele care reacționează, orientarea lor relativă și entropia de activare.
Expresia e x p ( – E a / R T ) {\displaystyle exp(-E_{a}/RT)} reprezintă fracțiunea moleculelor prezente într-un gaz care au energii egale sau mai mari decât energia de activare la o anumită temperatură. În aproape toate cazurile practice, E a ≫ R T {\displaystyle E_{a}\gg RT} , astfel încât această fracție este foarte mică și crește rapid cu T. În consecință, constanta de viteză de reacție k crește rapid cu temperatura T, așa cum se arată în graficul direct al lui k în funcție de T. (Matematic, la temperaturi foarte ridicate, astfel încât E a ≪ R T {\displaystyle E_{a}\ll RT} , k s-ar stabiliza și s-ar apropia de A ca limită, dar acest caz nu se întâlnește în condiții practice.)
.