Влияние температуры на скорость химической реакции

Скорость химической реакции увеличивается с повышением температуры. Приблизительно оценить влияние температуры на скорость реакции можно по правилу Вант-Гоффа:

при повышении температуры на каждые 10 градусов скорость реакции увеличивается в 2¸4 раза.

,

где g - температурный коэффициент Вант-Гоффа.

k (T₁) и k (T₂) – константы скорости реакции при температурах Т₁ и Т₂ .

Для биологических процессов важен определенный температурный интервал, вне которого процесс прекращается. В этом интервале увеличение температуры активизирует протекание жизненно важных процессов до оптимального, а последующее повышение температуры быстро снижает скорость процесса вплоть до прекращения жизнедеятельности организма. Это связано с необратимой тепловой денатурацией белков биологических тканей, а также с инактивацией ферментов (биологических катализаторов).

Более точно зависимость скорости реакции от температуры выражается уравнением Аррениуса. Уравнение Аррениуса в дифференциальной форме:

где k_ск константа скорости реакции

Т- температура

R – универсальная газовая постоянная: R=8,314 Дж/моль∙К

Е_а - энергия активации.

Энергия активации - та избыточная энергия (по сравнению со средней энергией молекул), которой должны обладать сталкивающиеся молекулы, чтобы быть способными к химической реакции (рис.)

Активация вызывается повышением температуры, действием электрического поля, действием квантов света и т.д. Энергия активации Е_а постоянна в данном температурном интервале и определяется механизмом реакции. Её можно определить графически по уравнению Аррениуса в линейной форме.

ln k= или к=к₀е^-(Ea/RT).

где k₀ – предэкспоненциальный множитель.

В координатах ln k – 1/T данное уравнение представляет собой прямую линию с угловым коэффициентом, равным

Определенный интеграл в интервале температур Т₁ ¸ Т₂ даёт следующее выражение:

.

Это уравнение дает возможность, зная энергию активации и константу скорости при одной температуре, определить константу скорости при другой температуре. Или же, зная величины констант скоростей при двух температурах, можно рассчитать значение энергии активации.

.