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触媒における活性化のエネルギーをどのように計算しますか?

触媒の活性化エネルギー(EA)は、あなたが持っている情報に応じて、いくつかの異なる方法を使用して計算できます。これが故障です:

1。 Arrhenius方程式:

これは最も一般的な方法であり、異なる温度で反応速度を研究することを伴います。 Arrhenius方程式は次のとおりです。

k =a * exp(-ea/rt)

どこ:

* k 反応の速度定数です

* a 前指数因子(周波数係数)です

* ea 活性化エネルギーです

* r 理想的なガス定数(8.314 j/mol・k)

* t ケルビンの絶対温度です

Arrhenius方程式を使用してEAを計算するには、次のことが必要です。

* 2つ以上の異なる温度で速度定数(k)を測定します。

* ln(k)対1/t。プロット これにより、-ea/rの勾配がある直線が得られます。

* ラインの勾配を計算し、それに-rを掛けてea。

2。アイリング方程式(遷移状態理論):

この方法はより複雑ですが、EAにとってより正確な価値を提供できます。速度定数は、活性化のギブス自由エネルギー(Δg‡)に関連付けられています。

k =(k_b * t/h) * exp(-Δg‡/rt)

どこ:

* k_b ボルツマン定数です

* h プランク定数です

* Δg‡ ギブスの自由エネルギーの活性化です

アイリング方程式を使用してEAを計算するには:

* 実験データを使用して、ギブスの活性化の自由エネルギー(Δg‡)を決定します。

* 方程式Δg‡=Δh‡-TΔS‡を使用して、活性化のエンタルピー(ΔH‡)を計算します。

* ea =Δh‡ + rt。

3。計算方法:

高度な計算化学方法を使用して、特に複雑な反応のために活性化エネルギーを計算できます。これらの方法には以下が含まれます。

* 量子機械的計算: これらの方法は、EAの非常に正確な値を提供します。

* 分子動力学シミュレーション: これらの方法は、原子と分子の動きをシミュレートし、反応経路と活性化エネルギーに関する情報を取得できるようにします。

覚えておくべきキーポイント:

* 触媒は反応の活性化エネルギーを低下させますが、平衡定数は変化しません。 これは、彼らが反応速度を高速化することを意味しますが、平衡状態での反応物と生成物の最終量に影響しません。

* 活性化エネルギー値は、通常、モルあたりのジュール単位(j/mol)またはモルあたりのキロジュール(kj/mol)で表されます。

適切な方法の選択:

メソッドの選択は、利用可能な実験データ、反応の複雑さ、および望ましいレベルの精度に依存します。 Arrhenius方程式は、容易に利用可能な速度定数データを使用した単純な反応に適しています。アイリング方程式はより正確ですが、遷移状態に関する追加情報が必要です。計算方法は高い精度を提供しますが、専門的なソフトウェアと専門知識が必要です。

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