Уравнение Аррениуса

Уравне́ние Арре́ниуса устанавливает зависимость константы скорости химической реакции $~k$ от температуры $~T$.

Согласно простой модели столкновений химическая реакция между двумя исходными веществами может происходить только в результате столкновения молекул этих веществ. Но не каждое столкновение ведёт к химической реакции. Необходимо преодолеть определённый энергетический барьер, чтобы молекулы начали друг с другом реагировать. То есть молекулы должны обладать некой минимальной энергией (энергия активации $~E_A$), чтобы этот барьер преодолеть. Из распределения Больцмана для кинетической энергии молекул известно, что число молекул, обладающих энергией $~E>E_A$, пропорционально $~\exp{ \left( -\frac{E_A}{RT} \right)}$. В результате скорость химической реакции представляется уравнением, которое было получено шведским химиком Сванте Аррениусом из термодинамических соображений:

$k = A e^{{-E_a}/{RT}}$

Здесь $~A$ характеризует частоту столкновений реагирующих молекул, $~R$ — универсальная газовая постоянная.

В рамках теории активных соударений $~A$ зависит от температуры, но эта зависимость достаточно медленная:

$A=a\cdot\sqrt{T}$

Оценки этого параметра показывают, что изменение температуры в диапазоне от 200 °C до 300 °C приводит к изменению частоты столкновений $A$ на 10 %.

В рамках теории активированного комплекса получаются другие зависимости $~A$ от температуры, но во всех случаях более слабые, чем экспонента.

Уравнение Аррениуса стало одним из основных уравнений химической кинетики, а энергия активации — важной количественной характеристикой реакционной способности веществ.

Литература

• Штиллер В. Уравнение Аррениуса и неравновесная кинетика. — М.: Мир, 2000. — 176 с.

См. также

• Уравнение Димрота-Рейнхардта
• Уравнение Лейдлера — Эйринга

В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 15 мая 2011.