活性化エネルギーの理解
活性化エネルギー(EA)は、反応物分子が衝突を成功させ、製品を形成するために持たなければならないエネルギーの最小量です。
実験方法
1。 arrhenius方程式:
* 原則: Arrhenius方程式は、衝突の頻度を反映する活性化エネルギー(EA)、温度(T)、および表現前係数(A)に対する反応の速度定数(k)を関連付けます。
* 方程式: k =a * exp(-ea/rt)。ここで、rは理想的なガス定数です。
* 手順:
*異なる温度(少なくとも2つまたは3つ)で反応を行います。
*各温度で反応速度(または速度定数)を測定します。
*速度定数(LN K)の自然対数を温度(1/t)に対してプロットします。
*結果の線の勾配は-ea/rになります。
* 注: Arrheniusプロットは、研究された温度範囲上で一定の温度係数(a)が一定であると想定しています。
2。微分方法:
* 原則: この方法は、異なる温度での反応の速度を直接測定し、Arrhenius方程式の微分形式を使用します。
* 手順:
* 2つの異なる温度(T1およびT2)で反応速度を決定します。
* Arrhenius方程式の微分形式を使用します。
ln(k2/k1)=(ea/r) *(1/t1-1/t2)
*速度定数(K1およびK2)と温度(T1およびT2)を考慮して、EAを解きます。
追加ポイント
* 方法の選択: Arrheniusプロットは、特に温度範囲が大きい場合、EAに対してより信頼できる値を提供するため、一般的に好まれます。
* 反応条件: 反応物、圧力、および反応速度定数に影響するその他の要因の濃度を維持します。
* エラー分析: 反応速度測定における温度変動や不確実性など、測定におけるエラーの潜在的な原因に留意してください。
例
25°C(298 k)での反応の速度定数を1.5 x 10^-3 s^-1、35°C(308 k)で3.0 x 10^-3 s^-1に測定するとします。微分法を使用して、活性化エネルギーを計算できます。
ln(3.0 x 10^-3/1.5 x 10^-3)=(ea/8.314 j/mol * k) *(1/298 k-1/308 k)
EAのために解決すると、約53.6 kJ/molが得られます。
覚えておいてください: 再現性と明確さを確保するために、実験的なセットアップ、測定、計算を常に注意深く文書化してください。