AG平台真人 真人AG 平台官网AG平台真人 真人AG 平台官网AG平台真人 真人AG 平台官网再谈什么是活化能 Arrhenius活化能的定义 解释 以及容易混淆的物理量.doc
再谈什么是活化能_Arrhenius活化能的定义_解释_以及容易混淆的物理量.doc知识介绍
罗渝然 俞书勤 张祖德 姚天扬2高盘良
C中国科学技术人学化学与材料科学学院安徽合肥230026 2南京大学化学
化工学院 江苏南京21 (X)% 北京大学化学与分子丁程学院 北京100871)
摘要 介绍L!PAC( 1996) 图。对兀元反应,活化能的Toinai)解释最准确;对总包反应,活化能仅是表观鼠。以兀元反应1) + 。在较宽温度范围内,该Arrhenius图是弯曲的. 这表示反应活化能随温度而变化。讨论为什么少数基元反应的活化能可能是负值其至是零。
屮学、大学与研究生用的化学参考教材屮,活化能是出现频率很高的科学术语2—。但 是,什么是活化能?不少国内大学教材和教学参考资料仍在使用不准确的文字。下面,我们将 再次介绍有关Anhenhs活化能的定义、解释、以及很容易与活化能混淆的若干概念。此外,还 讨论了非Anhenhs行为和负温度效应等。
温度对许多化学反应速率有非常大的影响。1889年,瑞典科学家S A. An^enhs在研究 蔗糖水解的速率与温度的关系时,受\an【Hof啖似工作的启发,用速率常数&的自然对数11A- 对温度的倒数1/T作图,得到一条肖•线。在科学文献上,皿(或1嚥)对1/T作图,简称Arriw n i】s图。A rrhenius图上的线)
上面的经验表达式(2)和(3),都称Anheniis公式,它包括2个觅要的经验参数”和,这2 个经验参数通称Anheniis参数。其中参数/!称为4因子(或指前因子),与速率常数人•有相同 单位,它来自Anheniis图上的截距o Arrheniis把山图上斜率导出的能量因子Ea称为“活化
热”,后來被科学文献改称为Ardienhs活化能。按照UPAC( 1996)推荐的观点小,活化能匚 的准确定义是Anheniis图上该直(曲)线在温度卩下的斜率小:
值。我们称它为正温度效应。绝大多数化学反应呈止温度效应。反之,称为负温度效应,对应 于负活化能(见本文第5节和图3)o实验发现,在极少数情况下,某一很小的温度范围内,温 度升高或降低,反应速率常数不变化,这对应于零活化能(见图3)。
基元反应的A Mwnhis图屮的速率常数/『可从实验获得,也可按反应速率理论计算。I大I 此,既可利用测量的数据得到基元反应的活化能,也可按反应速率理论计算的钉卩丿数据 得到活化能(见本文第3节)。口前,国内某些大学教材和教学讨论文章还未接受LPAC (1996)推荐的观点,赋予化学反应活化能以另外的定义•错误地认为从量子理论或某些理论 可直接计算出活化能。
A Genius经验式的提出,标志了定量的化学反应动力学诞生。100多年來,大量的实验发 现,Arrhmbs经验公式有很强的预测能力。从化学反应的3个层次看〔刊,在宏观(总包和基 元)层次上研究化学反应,经常可绘出Ar Benias图,采用AMenius活化能的概念,如表1所 示。这是因为,只要化学反应速率受温度影响,就可作A nhenius?L确定某温度T下的斜率, 即活化能&值。
化学反应化学反应~化学反应速率 Arrf^niis 活化能 活化能 活化能是 活化能-
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