
【化】 Arrhenius frequency factor
【机】 ar-
Buddhist nun; priestess
black; crow; dark
this
【化】 geepound
frequency
【计】 F; frequency
【化】 frequency
【医】 frequency
【经】 frequency
element; factor; ingre***nt
【化】 factor
【医】 factor; moment
【经】 factor
阿仑尼乌斯频率因素(Arrhenius frequency factor,又称指前因子)是阿仑尼乌斯方程中的核心参数,用于量化单位时间内反应物分子发生有效碰撞的概率。其数学表达式为:
$$
k = A cdot e^{-E_a/(RT)}
$$
其中$A$代表频率因素,$E_a$为活化能,$R$是气体常数,$T$为热力学温度。该参数由瑞典化学家斯万特·阿仑尼乌斯于1889年提出,现已成为化学动力学的基础理论之一(来源:Journal of Physical Chemistry Letters)。
从分子尺度理解,频率因素包含两个关键作用:
实验研究表明,气相反应的频率因素通常在$10^{11}-10^{13} text{s}^{-1}$量级,而溶液反应由于溶剂效应会降低2-4个数量级(来源:ACS Publications)。现代过渡态理论进一步揭示,该参数还与反应体系的配分函数变化相关,可通过统计力学方法进行理论计算(来源:Royal Society of Chemistry)。
在工业催化领域,调控频率因素已成为优化反应速率的重要手段。例如,铂催化剂可使氢氧结合反应的$A$值提升3个数量级,这主要通过降低活化熵垒实现(来源:Nature Catalysis)。
阿仑尼乌斯频率因素(也称指前因子)是阿仑尼乌斯公式中的关键参数,其详细解释如下:
阿仑尼乌斯公式描述了化学反应速率常数 ( k ) 与温度 ( T ) 的关系,表达式为: $$ k = A cdot e^{-frac{E_a}{RT}} $$ 其中:
频率因素 ( A ) 反映了单位时间内反应物分子发生有效碰撞的概率。它综合了分子碰撞频率、空间取向(几何因素)等对反应速率的影响。例如,分子碰撞时需满足特定方位条件才能形成产物,( A ) 即包含此类概率因素。
尽管阿仑尼乌斯公式中 ( A ) 被假设为与温度无关的常数,但严格来说,( A ) 可能随温度轻微变化。不过这一影响通常远小于指数项 ( e^{-frac{E_a}{RT}} ),因此常被忽略。
该公式适用于基元反应和部分复杂反应,在气相、液相及催化反应中均有广泛应用。
频率因素 ( A ) 是反应速率的“基准值”,与分子碰撞的物理条件密切相关,而活化能 ( E_a ) 则决定了温度对反应速率的敏感程度。两者共同决定了化学反应的动力学特性。
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