Презентація на тему: Енергія активації, способи її визначення Виконала студентка групи БТЕ-2-14 Сорокіна Олена

При збільшенні температури константа швидкості реакції зростає, тому що зростає і число активних зіткнень у зв'язку із збільшенням середньої запаса константа швидкості реакції k є твором двох співмножників: предекспоненціальний множника А і експоненціального множника е -Ea/RT. Енергія активації - це енергетичний бар'єр, який повинні подолати молекули, щоб почалася реакція

Енергія активації – це різниця між енергією активованого комплексу та середньою енергією реагуючих речовин. Для кращого розуміння, що таке енергія активації розглянемо хід хімічної реакції у вигляді діаграми

На діаграмі показано процес взаємодії реагентів А і В, що ма-ють певну середню енергію Есер. Реакція протікає в напрямку утворення речовини АВ, оскільки середня енергія речовини АВ Е˝сер менша за середню енергію Е΄сер речовин А і В, тобто, ентальпія Н1 більша за ентальпію Н2 речовини АВ; Н1>H2 i dH=H2–H1<0. Зіткнення часток А і В буде ефективним, якщо при їх зіткненні енергія досягне вершини енергетичного барєру, тобто, рівня енергії активованого комплексу.

Предекспоненціальний множник А практично не залежить від температури, тому що остання не впливає на взаємну орієнтацію газових молекул; Експонентний множник е -Ea/RT, який характеризує частку активних зіткнень від загального числа подвійних зіткнень сильно залежить від температури.

Наприклад, при підвищенні температури на С експонентний множник збільшується в разів, тобто частка активних зіткнень зростає від загального числа зіткнень, а значить, зростає і швидкість хімічної реакції. Крім того, підвищення температури веде до зменшення ступеня е -Ea/RT, що є математичним підтвердженням збільшення значення експоненціального множника. Теорія активних зіткнень дозволяє, знаючи енергію активації, розрахувати загальне число ефективних зіткнень, а звідси - швидкість реакції. Але ця теорія не пояснює механізм самого зіткнення, що є її недоліком.

Енергія активації. Рівнянння Арреніуса Залежність константи швидкості реакції від температури більш точно виражає рівняння Арреніуса: (11.11) де E а енергія активації.

Для виведення рівняння Арреніуса було використано рівняння ізохори хімічної реакції: (11.12) де К константа рівноваги, ΔU тепловий ефект реакції при V = const.

Як відомо, константа рівноваги дорівнює: де k 1 і k 2 константи швидкості прямої та зворотної реакцій. Запишемо тепловий ефект як різницю: ΔU = Е 1 – Е 2, тоді (11.12) приймає вигляд:

Останнє співвідношення можна розділити на два рівняння: де Е 1 і Е 2 мають розмірності енергій, а величини В мають однакові значення для прямої та зворотної реакцій і, як свідчить експеримент, В = 0. Звідси:

Арреніусівська залежність для реакції 2HI H2 + I2 Якщо Е а = const, то інтегрування (11.11) дає: (11.13) де А передекспоненціальний множник. Вираз (11.11) диференціальна, а (11.13) інтегральна форми рівняння Арреніуса.

k (s–1) ln kt (°C) T (K) 1/T (K–1) 3.52 x 10–7– x 10–5– x 10–4– x 10–3– x 10–2–

Графік в координатах ln k від 1/T

Головний недолік теорії активних зіткнень полягає в тому, що елементарний акт хімічної реакції в ній вважається миттєвим, хоча насправді він здійснюється протягом деякого проміжку часу. Енергетичну взаємодію в комплексі реагуючих частинок детально розглядає теорія перехідного стану, яку також називають теорією активованого комплексу або теорією абсолютних швидкостей реакцій.