Arrheniussuhdetta

Arrheniussuhdetta, usein kutsuttua Arrheniuksen yhtälöksi, käytetään kuvaamaan kemiallisten reaktioiden nopeuden riippuvuutta lämpötilasta. Yleinen muoto on k = A exp(-Ea/(RT)).

Siinä k on reaktionopeusvakio, A pre-exponentiaalinen tekijä (esivahvistus), Ea aktivaatioenergia, R kaasuvakio ja T lämpötila Kelvinissä. Yhtälö kertoo, että lämpötilan noustessa reaktion nopeus kasvaa, koska suurempi osa hiukkasista ylittää aktivaatiotasetason. Lineraalisessa muodossa ln k = ln A - Ea/(RT), jolloin ln k voidaan piirtää vasten 1/T; tuloksena on suora, jonka kulmakerroin on -Ea/R ja jonka leikkauspiste on ln A.

Historia: Arrheniuksen yhtälö kehitettiin Svante Arrheniuksen toimesta 1800-luvun lopulla (tuhlupuolella 1889). Sen avulla kuvattiin monien aineiden ja reaktioiden lämpötilariippuvuutta, ja siitä kehittyneitä käsitteitä käytetään laajasti kemian ja fysikaalisen kemian aloilla.

Käyttökohteet: Yhtälöä käytetään laajalti reaktioiden nopeuden ennustamiseen eri lämpötiloissa sekä aktivaatioenergian Ea ja esivahvistuksen A arvojen estimointiin kokeellisista nopeusmittauksista. Se auttaa myös ymmärtämään katalyysin vaikutusta: katalyytti voi muuttaa Ea:ta tai A:ta, jolloin lämpötilan vaikutus nopeuteen muuttuu.

Rajoitukset: Arrheniussuhde ei aina pidä kaikille reaktioille, erityisesti silloin kun mekanismi muuttuu lämpötilan mukana tai kun eiklassinen kvanttiton-tunnistus tai diffuusion rajoittama vaihe hallitsee nopeutta. Lisäksi joissakin tapauksissa käytetään muokattuja tai lämpötilasta riippuvia Ea- ja A-arvoja, jotka voivat antaa paremman kuvauksen pitkän aikavälin käyttäytymisestä.