Arrheniusyhteyttä

Arrheniusyhteys, eli Arrheniusyhtälö, on matemaattinen malli, joka kuvaa kemiallisen reaktion nopeuden riippuvuutta lämpötilasta. Sen on esittänyt Svante Arrhenius vuonna 1889. Yhtälö muoto on k = A e^{-Ea/(RT)}, jossa k on nopeusvakio, A on esiexponentiaalinen tekijä (pre-exponential factor), Ea aktivoitumisenergia, R kaasuvakio ja T lämpötilan kelvin-arvo. Yhtälö osoittaa, että reaktionopeus kasvaa lämpötilan noustessa, kun suurempi osa molekyyleistä ylittää aktivoitumisenergian.

Kun otetaan luonnollinen logaritmi, saadaan ln k = ln A - Ea/(RT). Tämä muodostaa suoran viivan ln k vastaan 1/T -akselilla; kulmakerroin on -Ea/R ja leikkauspiste on ln A. Näin Ea voidaan arvioida kokeellisista nopeusarvoista useilla lämpötiloilla ja näin saadaan käsitys reaktionkivien energioista.

Arrheniusyhteys soveltuu laajasti kemian ja materiaalitieteen kysymyksiin, kuten poltto- ja hapetusprosesseihin sekä diffuusioreaktioihin. Se tarjoaa yksinkertaisen ja havainnollisen tavan ymmärtää lämpötilan vaikutus nopeuteen ja vertailla erilaisia mekanismeja.

Rajoitukset: yleistettävyys on rajallinen, jos mekanismi muuttuu lämpötilan mukana, faasimuutokset, katalyysi tai diffuosion vaikutukset muuttavat dynamiikkaa. Tälläisiä tapauksia varten käytetään usein muokattua Arrheniusyhtälöä, esimerkiksi k = A T^n e^{-Ea/(RT)}, tai muita lämpötilariippuvuuden malleja.

Lisätietoja saa kemian reaktiokinetiikasta ja aktivoitumisenergiasta.