
【機】 Arrhenius theory of dissociation
阿倫紐斯方程式(Arrhenius Equation)是描述化學反應速率常數(k)與溫度(T)關系的經驗公式,由瑞典化學家斯萬特·阿倫紐斯于1889年提出。其核心在于揭示溫度升高如何通過增加活化分子比例來加速反應。公式的數學表達式為:
$$ k = A e^{-frac{E_a}{RT}} $$
其中:
活化能(E_a)
活化能是反應發生的能量壁壘。E_a越高,反應對溫度越敏感。例如,酶催化反應通過降低E_a實現常溫高效催化。
指數依賴性
公式中的指數項 ( e^{-frac{E_a}{RT}} ) 表明:溫度微小升高可顯著提升k值。實踐中,溫度每增加10°C,反應速率約提高2–4倍。
應用領域
該方程廣泛應用于化學動力學、藥物穩定性預測、材料老化研究及環境科學。工業反應器設計需依據其優化溫度參數以平衡效率與能耗。
國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)
對阿倫紐斯方程式的定義及參數标準化解釋:
注:IUPAC為化學術語國際權威機構。
《物理化學》教材(Peter Atkins)
系統推導方程并讨論其局限性(如假設A與溫度無關):
Atkins, P., & de Paula, J. Physical Chemistry (11th ed.), Oxford University Press.
美國化學會(ACS)出版物
實驗案例:通過阿倫紐斯圖(ln k vs 1/T)求解E_a:
Journal of Chemical Education, "Teaching the Arrhenius Equation"
阿倫紐斯方程式(Arrhenius equation)是描述化學反應速率與溫度關系的經驗公式,由瑞典化學家斯萬特·阿倫尼烏斯(Svante Arrhenius)于1889年提出,在化學動力學和材料老化等領域有廣泛應用。
其數學表達式為: $$ k = A cdot e^{-frac{E_a}{RT}} $$ 其中:
該公式常用對數形式表達為: $$ ln k = ln A - frac{E_a}{RT} $$ 通過實驗測得不同溫度下的速率常數(k)後,以(ln k)對(1/T)作圖可得一條直線,其斜率(-E_a/R)可計算活化能,截距(ln A)則可求得指前因子。這種方法廣泛用于預測材料老化、藥物穩定性及工業反應條件的優化。
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