활성화 에너지 이해
활성화 에너지 (EA)는 반응물 분자가 성공적인 충돌 및 형성 제품을 겪게 해야하는 최소 에너지의 양입니다.
실험 방법
1. Arrhenius 방정식 :
* 원리 : Arrhenius 방정식은 충돌 빈도를 반영하는 활성화 에너지 (EA), 온도 (t) 및 사전 지수 계수 (a)에 대한 반응의 속도 상수 (k)를 관련시킨다.
* 방정식 : k =a * exp (-ea/rt), 여기서 r은 이상적인 가스 상수입니다.
* 절차 :
* 다른 온도 (최소 2 ~ 3 개)에서 반응을 수행하십시오.
* 각 온도에서 반응 속도 (또는 속도 상수)를 측정하십시오.
* 온도 (1/t)의 역수에 대해 속도 상수 (LN k)의 자연 로그를 플로팅하십시오.
* 결과 선의 기울기는 -ea/r입니다.
* 참고 : Arrhenius 플롯은 이전의 사전 지수 계수 (a)가 연구 된 온도 범위에 대해 일정하다고 가정합니다.
2. 차동 방법 :
* 원리 : 이 방법은 다른 온도에서의 반응 속도를 직접 측정하고 Arrhenius 방정식의 차동 형태를 사용합니다.
* 절차 :
* 두 가지 온도 (T1 및 T2)에서 반응 속도를 결정하십시오.
* Arrhenius 방정식의 차동 형태를 사용하십시오.
ln (k2/k1) =(ea/r) * (1/t1-1/t2)
* 속도 상수 (K1 및 K2)와 온도 (T1 및 T2)가 주어지면 EA를 위해 해결하십시오.
추가 포인트
* 방법 선택 : Arrhenius 플롯은 특히 온도 범위가 클 때 EA에보다 신뢰할 수있는 값을 제공하기 때문에 일반적으로 선호됩니다.
* 반응 조건 : 반응 속도, 압력 및 반응 속도에 영향을 미치는 다른 요인의 농도를 유지하십시오.
* 오류 분석 : 반응 속도 측정에서 온도 변동 또는 불확실성과 같은 측정에서 잠재적 인 오류 원인을 염두에 두십시오.
예
25 ° C (298 k)의 반응 속도 상수를 1.5 x 10^-3 s^-1로, 35 ° C (308 k)로 3.0 x 10^-3 s^-1로 측정한다고 가정 해 봅시다. 미분 방법을 사용하여 활성화 에너지를 계산할 수 있습니다.
ln (3.0 x 10^-3/1.5 x 10^-3) =(ea/8.314 J/mol * k) * (1/298 k-1/308 k)
EA를 위해 해결하면 약 53.6 kJ/mol을 얻습니다.
기억하십시오 : 재현성과 명확성을 보장하기 위해 항상 실험 설정, 측정 및 계산을 신중하게 문서화하십시오.
