Залежність швидкості реакції від температури 1

При підвищенні температури швидкість більшості реакцій збільшується. Однак деякі реакції з підвищенням температури сповільнюються, наприклад, реакції за участю ферментів. При підвищенні температури фермент зменшує свою каталітичну активність, тому швидкість реакції теж зменшується.

Залежність швидкості реакції від температури приблизно визначається емпіричним правилом Вант-Гоффа (виконується для реакцій, що протікають при звичайних температурах 273-373К):

при підвищенні температури на кожні 10 градусів швидкість більшості реакцій збільшується в 2-4 рази:

де - швидкість реакції при певних температурах; Т - температура; - температурний коефіцієнт реакції, який показує у скільки разів зростає швидкість реакції (або константа швидкості) при підвищенні температури на 10 ° C.

Оскільки величина швидкості прямопропорційна константі швидкості і оберненопропорційна часу, то формулу (32) можна записати в такий спосіб:

де k - константа швидкості; t - час протікання реакції.

Більш точний опис залежності швидкості реакції від температури дає рівняння Арреніуса:

де А - постійний множник, що не залежить від температури, пов'язаний з ймовірністю і числом зіткнень;

e - основа натурального логарифма;

R - універсальна газова постійна (R = 8,314);

Т - температура, К;

Еа - енергія активації реакції, Дж.

Для того щоб між частинками відбувся елементарний акт взаємодії, вони повинні зіткнутися один з одним. І хоча число зіткнень, які долають кожною молекулою, дуже велике, далеко не кожне призводить до взаємодії. Можливість і ймовірність взаємодії між молекулами залежить від їх стану в момент зіткнення. Хоча в середньому енергія молекул при даній температурі постійна, є молекули, що володіють великим запасом енергії, і, отже, більшою швидкістю руху.

Молекули, що володіють енергією достатньою для здійснення реакції в даних умовах, називаються активними.

Енергія активації (Ea) - мінімальний запас енергії, яким повинні володіти молекули, щоб вступити в реакцію.

Розглянемо зміна енергії вихідної системи при її перетворенні в кінцевий стан (малюнки 1 і 1 /)

Мал. 1. Енергетичний рельєф шляху екзотермічної реакції