
【化】 Arrhenius frequency factor
【機】 ar-
Buddhist nun; priestess
black; crow; dark
this
【化】 geepound
frequency
【計】 F; frequency
【化】 frequency
【醫】 frequency
【經】 frequency
element; factor; ingre***nt
【化】 factor
【醫】 factor; moment
【經】 factor
阿侖尼烏斯頻率因素(Arrhenius frequency factor,又稱指前因子)是阿侖尼烏斯方程中的核心參數,用于量化單位時間内反應物分子發生有效碰撞的概率。其數學表達式為:
$$
k = A cdot e^{-E_a/(RT)}
$$
其中$A$代表頻率因素,$E_a$為活化能,$R$是氣體常數,$T$為熱力學溫度。該參數由瑞典化學家斯萬特·阿侖尼烏斯于1889年提出,現已成為化學動力學的基礎理論之一(來源:Journal of Physical Chemistry Letters)。
從分子尺度理解,頻率因素包含兩個關鍵作用:
實驗研究表明,氣相反應的頻率因素通常在$10^{11}-10^{13} text{s}^{-1}$量級,而溶液反應由于溶劑效應會降低2-4個數量級(來源:ACS Publications)。現代過渡态理論進一步揭示,該參數還與反應體系的配分函數變化相關,可通過統計力學方法進行理論計算(來源:Royal Society of Chemistry)。
在工業催化領域,調控頻率因素已成為優化反應速率的重要手段。例如,鉑催化劑可使氫氧結合反應的$A$值提升3個數量級,這主要通過降低活化熵壘實現(來源:Nature Catalysis)。
阿侖尼烏斯頻率因素(也稱指前因子)是阿侖尼烏斯公式中的關鍵參數,其詳細解釋如下:
阿侖尼烏斯公式描述了化學反應速率常數 ( k ) 與溫度 ( T ) 的關系,表達式為: $$ k = A cdot e^{-frac{E_a}{RT}} $$ 其中:
頻率因素 ( A ) 反映了單位時間内反應物分子發生有效碰撞的概率。它綜合了分子碰撞頻率、空間取向(幾何因素)等對反應速率的影響。例如,分子碰撞時需滿足特定方位條件才能形成産物,( A ) 即包含此類概率因素。
盡管阿侖尼烏斯公式中 ( A ) 被假設為與溫度無關的常數,但嚴格來說,( A ) 可能隨溫度輕微變化。不過這一影響通常遠小于指數項 ( e^{-frac{E_a}{RT}} ),因此常被忽略。
該公式適用于基元反應和部分複雜反應,在氣相、液相及催化反應中均有廣泛應用。
頻率因素 ( A ) 是反應速率的“基準值”,與分子碰撞的物理條件密切相關,而活化能 ( E_a ) 則決定了溫度對反應速率的敏感程度。兩者共同決定了化學反應的動力學特性。
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