Graficul Arrhenius

Acest articol nu citează nicio sursă. Vă rugăm să contribuiți la îmbunătățirea acestui articol prin adăugarea de citate la surse de încredere. Materialele fără surse pot fi contestate și eliminate.
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)} \ln(k), axa ordonatelor) trasat în funcție de reciproca temperaturii ( 1 / T {\displaystyle 1/T} 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)} {\displaystyle k=A\exp \left({\frac {-E_{a}}}{RT}}\right){\text{ or }}A\exp \left({\frac {-E_{a}}{k_{B}T}}\right)}

Unde:

k {\displaystyle k} k = Constanta de viteză A {\displaystyle A} A = Factorul pre-exponențial E a {\displaystyle E_{a}} E_{a} = Energia de activare k B {\displaystyle k_{B}} k_{B} = Constanta Boltzmann R {\displaystyle R} R = Constanta gazelor, echivalentă cu k B {\displaystyle k_{B}} k_{B} ori constanta lui Avogadro. T {\displaystyle T} 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} R sau constanta Boltzmann k B {\displaystyle k_{B}}. 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)} \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} x=1/T=0) va corespunde lui ln ( A ) {\displaystyle \ln(A)} \ln(A), iar panta dreptei va fi egală cu – E a / R {\displaystyle -E_{a}/R} -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)} {\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} {\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} {\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.)

.