Рівняння Арреніуса

Рівня́ння Арре́ніуса — закон, що встановлює залежність константи швидкості хімічної реакції ${\displaystyle ~k}$ від температури ${\displaystyle ~T}$.

Основне рівняння Арреніуса

Згідно з простою моделлю зіткнень хімічна реакція між двома вихідними речовинами може проходити тільки в результаті зіткнення молекул цих речовин. Але не кожне зіткнення призводить до хімічної реакції. Необхідно подолати певний енергетичний бар'єр, щоб молекули почали реагувати одна з одною. Тобто молекули повинні володіти певною мінімальною енергією (енергією активації ${\displaystyle ~E_{A}}$), щоб подолати цей бар'єр. З розподілу Больцмана для кінетичної енергії відомо, що число молекул, які мають енергію ${\displaystyle ~E>E_{A}}$, пропорційно ${\displaystyle ~\exp {\left(-{\frac {E_{A}}{RT}}\right)}}$. В результаті швидкість хімічної реакції описується рівнянням, яке було отримане шведським хіміком Сванте Арреніусом (the Arrhenius form for ${\displaystyle k}$)^[1] емпіричним шляхом:

${\displaystyle ~k=A\exp {\left(-{\frac {E_{A}}{RT}}\right)}}$,

де:

• ${\displaystyle T}$ — абсолютна температура (зазвичай в Кельвінах);
• ${\displaystyle R}$ — універсальна газова постійна, Дж/моль·К;
• ${\displaystyle E_{a}}$ — енергія активації, постійна даної реакції, Дж/моль;
• ${\displaystyle A}$ — передекспоненціальний множник реакції, який слабко залежить від температури як ${\displaystyle A=a\cdot {\sqrt {T}}}$. Оцінки цього параметру показують, що зміна температури в діапазоні від 200 °C до 300 °C приводить до зміни частоти зіткнень ${\displaystyle A}$ на 10 %.^[2]

Рівняння Арреніуса стало одним з основних рівнянь хімічної кінетики, а енергія активації — важлива характеристикою реакційної здатності речовин.

Модифіковане рівняння Арреніуса

Рівняння Арреніуса, в якому передекспоненціальний множник пропорційний до Tⁿ, де T термодинамічна температура, n — емпірична стала:

k= BTⁿexp(E_a/RT), де k — константа швидкості реакції, B — незалежна від температури стала, E_a — енергія активації, R — газова стала.

Арреніусівські параметри

Параметри, що розраховуються за рівнянням Арреніуса на основі даних залежності константи швидкості (коефіцієнта реакції, чи її швидкості) від температури: енергія активації та передекспоненціальний множник.

Див. також

• Дифузія за законом Арреніуса
• Енергія активації
• Правило Вант-Гоффа
• Ізоентропійний ряд