温度对化学反应速率的影响
温度对化学反应速率的影响特别显著,温度升高往往能加速反应是人们早已熟知的事实。
例如,H2和O2的化合反应,在常温下几乎觉察不到,但加热到600℃,反应迅猛剧烈,甚至发生爆炸。
这表明当反应物浓度一定时,温度改变,反应速率会随着改变。
早先有人从许多实验结果归纳出一个近似的规则,即温度每升高10 ℃,反应速率大约增大2倍~4倍。
这个经验规则只能对一些反应作粗略的估计,并且适用范围不大。
阿仑尼乌斯(S.Arrhenius)根据实验,提出在给定的温度变化范围内反应速率与温度之间有下列关系(阿仑尼乌斯公式):
若以对数关系表示,则为:
1nk=-E a/RT+1nA
式中,k为反应速率常数,Ea、A均为某给定反应的常数,可由实验求得。
E a叫做反应的活化能,A叫做指前因子;R是摩尔气体常数,T为绝对温度,e 为自然对数的底。
阿仑尼乌斯公式表明,如果温度T增加,则k增大,所以v也增大。
利用阿仑尼乌斯公式,可求出温度变化对反应速率的影响。
阿仑尼乌斯公式只适用于元反应和某些复杂反应。
有许多复杂反应,如图2-1中的(2)、(3)、(4),阿仑尼乌斯公式对它们就不适用了。
图2-1 各类反应的速率与温度的关系。