Arrhenius 방정식- 코어 개념
이 튜토리얼에서는 Arrhenius 방정식이 무엇인지, 방정식을 사용하여 반응의 활성화 에너지 또는 속도 상수를 결정하는 방법 및이를 도출하는 방법을 배웁니다. Arrhenius 방정식 사용은 화학 동역학에서 중요한 개념입니다.
Arrhenius 방정식은 무엇입니까?
Arrhenius 방정식은 화학 반응의 활성화 에너지 또는 속도 상수를 결정하는 데 사용됩니다. 온도가 변함에 따라. 온도가 변할 때 속도가 일정한 변동이 어떻게 변하는 지 확인하려면 Arrhenius 방정식이 친구입니다.
어디 
는 속도 상수, 
활성화의 에너지 (반응을 시작하는 데 필요한 에너지), 
는 주파수 계수입니다. 
는 가스 상수입니다 
는 온도입니다.
Arrhenius 방정식의 도출
Arrhenius 방정식은 실험 데이터에서 파생 될 수 있습니다. 방정식을 y =mx+b 형태로 선형화 할 때
가됩니다.
이제 우리는 해결하고 싶습니다
자연 로그를 제거하기 위해 양쪽을 E로 올려
두 가지 온도 입력이 주어지면 다른 형태의 방정식을 사용할 수 있습니다.
Arrhenius 방정식 시각화
이전 방정식을 표시함으로써 반응의 속성을 찾을 수 있습니다. 예를 들어, 플로팅하여 선형화 된 기능을 그래프합니다 
Vs. 
및 Arhenius 상수 
Arrhenius 방정식의 예 :
화학 반응의 속도 상수 K는 두 가지 온도에서 측정됩니다.
k 1 =1.2 x 10AT 425도 섭씨
k 2 538도에서 섭씨
이 화학 반응에 대한 활성화 에너지를 계산하십시오.
솔루션 :
두 가지 온도 입력이 주어 지므로 두 번째 형태의 방정식을 사용해야합니다.
먼저, 우리는 섭씨 온도를 273.15를 추가하여 켈빈으로 변환합니다.
425도 섭씨 =698.15 k
538도 섭씨 =811.15 k
이제 모든 값을 연결하겠습니다. 우리는 K 1 을 알고 있습니다 =1.2 x 10 및 k 2 =1.4 x 10 그리고 이제 우리는 t 값을 가지고 있습니다.
ln ((1.2 x 10)/(1.4 x 10)) =(-e a /(8.31 J/kmol)) ((1/698.15 k)-(1/811.15 k))
-e a =-6735
e a =6735 J/mol
예제 문제 2 :
분해 반응 2No
다른 변수를 해결하라는 요청을 받으면 작업을 확인하는 몇 가지 방법이 있습니다. 더 큰 속도 상수 k는 항상 더 높은 온도와 관련되어야합니다. 활성화 에너지는 항상 긍정적 인 신호를 가져야합니다. 반응 속도와 속도 상수는 다른 모든 요소가 일정하게 유지되는 한 더 높은 온도에서 더 큽니다.
솔루션
반응 속도가 두 배 빠르면 k 2 =2k 1 =(7.02 x 10 l/mol x s) x 2 =1.40 x 10 l/mol x s
ln ((1.40 x 10 l/mol x s)/(7.02 x 10 l/mol x s)) =(((1.14 x 10 j/mol) /8.314 j/mol x k) x ((1/500k)-(1/t 2 )
0.69029 =13712 K x (0.00200 K-1/T 2 )
0.00195 x 10 k =1/t 2
t 2 =513 K
재미있는 사실/ 추가 정보
- Arrhenius 방정식을 생성하는 데 사용되는 데이터의 그래프를 Arrhenius 플롯이라고하며, 여기서 x 축은 1/t이고 y 축은 k의 자연 로그입니다. 경사는 -e a 입니다 /r.
- 방정식은 스웨덴 화학자 Svante Arrhenius의 이름을 따서 명명되었습니다 1889 년 반응 속도와 온도의 관계를 발견 한 사람.
인용 :
Silberberg 및 Amateis. 화학 :물질과 변화의 분자 특성 . 8 판, McGraw-Hill, 2018.
