
【醫】 van't Hoff's Schutz's; van't rule
範特霍夫氏規律(Van't Hoff's Law)是物理化學領域描述溫度對化學反應平衡常數影響的重要理論,由荷蘭化學家雅各布斯·亨裡克斯·範特霍夫于1884年提出。該規律通過熱力學原理揭示了溫度變化對反應方向及平衡狀态的定量關系,其核心公式為:
$$ frac{d ln K}{d T} = frac{Delta H^ominus}{R T} $$
其中,$K$為平衡常數,$T$為熱力學溫度,$Delta H^ominus$為标準焓變,$R$為氣體常數。
熱效應與溫度依賴性
當反應吸熱($Delta H^ominus > 0$)時,升溫使平衡常數增大,促進正反應;反之,放熱反應($Delta H^ominus < 0$)的平衡常數隨溫度升高而減小。這一規律為工業催化反應(如哈伯法制氨)的工藝優化提供了理論依據。
線性化表達形式
将公式積分可得線性關系式:
$$ ln K = -frac{Delta H^ominus}{R} cdot frac{1}{T} + text{常數} $$
通過實驗測定不同溫度下的平衡常數,可繪制範特霍夫曲線并計算反應的焓變值。
在生物化學領域,該規律被用于解析酶促反應的最適溫度機制。例如,人體内ATP水解反應的溫度敏感性分析即基于範特霍夫方程(《生物物理化學導論》,Springer, 2023)。氣候模型中二氧化碳溶解度的溫度修正參數也源于此規律(《地球化學動力學》,Cambridge University Press, 2021)。
範特霍夫因提出該規律及其他熱力學研究成果,成為1901年首屆諾貝爾化學獎得主。其原始推導過程可參考《關于化學動力學研究》(Études de dynamique chimique, 1884)專著,該文獻現存于荷蘭代爾夫特理工大學檔案館。
範特霍夫氏規律(van't Hoff's laws)涉及荷蘭化學家雅各布斯·範特霍夫(Jacobus van't Hoff)提出的多個重要理論,主要分布在化學動力學、溶液滲透壓和化學平衡領域。以下是具體解釋:
定義:溫度每升高10K,化學反應速率常數會增大至原來的2~4倍,即:
$$
frac{k(T+10)}{k(T)} approx 2-4
$$
應用:用于估算溫度對反應速率的粗略影響。例如,若某反應在20℃時速率常數為k,則30℃時速率常數可能為2k~4k。
局限性:此為經驗規則,僅適用于均相熱化學反應,且對活化能較高的反應偏差較大。
公式:
$$
pi = cRT quad text{或} quad pi = m_BRT
$$
含義:
公式:
$$
Delta G^circ = -RT ln K quad text{或} quad ln K = -frac{Delta H^circ}{R} cdot frac{1}{T} + frac{Delta S^circ}{R}
$$
含義:
範特霍夫的貢獻覆蓋多個化學分支:
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