загальних міркувань зрозуміло, що швидкість реакцій повинна збільшуватися із зростанням температури, так як при цьому зростає енергія частинок, що стикаються і підвищується ймовірність того, що при зіткненні відбудеться хімічне перетворення. Підтвердженням сказаного є дані табл. 6.1, в якій наведено часи, що вимагаються для перетворення двох молей водню і одного благаючи кисню ( «гримуча суміш») в воду при різних температурах в результаті протікання реакції 2Н2 + 02 = 2Н20. Таблиця 6.1. Вплив температури ш швидкість обРДОШШ MOW Температура, * З Час З наведених даних табл. БЛ видно, що водень і кисень, будучи змішані один з одним, при звичайних умовах можуть як завгодно довго перебувати разом без будь-яких ознак хімічної взаємодії. Однак досить підвищити температуру приблизно до 600 - 700 ° С (або пропустити електричний розряд) і реакція починає протікати так енергійно, що відбувається вибух. Для кількісного опису температурних ефектів в хімічній кінетиці використовують два основних співвідношення - емпіричне правило Вант-Гоффа і рівняння Арреніуса. Для наближеної оцінки зміни швидкості широко використовується правило Вант-Гоффа, відповідно до якого швидкість хімічної реакції стає л в 2 - 4 рази більше при підвищенні температури на кожні 10 град. Математично це означає, що швидкість реакції залежить від температури в такий спосіб: "(Т2) (6.4) де у - температурний коефіцієнт швидкості (у = 2 - 4). Правило Вант-Гоффа є дуже приблизними і може бути застосовано тільки в дуже обмеженому інтервалі температур. Набагато більш точним є рівняння Арреніуса, 'описує температурну залежність константи швидкості: Вплив температури на швидкість реакції де R - універсальна газова постійна; А - предекспонен-ціальний множник, який не залежить від температури, а визначається тільки видом реакції; Е ^ - енергія активації, яку можна охарактеризувати як певну порогову енергію: грубо кажучи, якщо енергія частинок, що стикаються менше £ л, го при зіткненні реакції не відбудеться, якщо енергія перевищує £ А, реакція відбудеться. Енергія активації не залежить від температури. Іншими словами, відповідно до рівняння Арреніуса, збільшення температури призводить до збільшення числа активних молекул. Активними молекулами виявляються тільки такі, які набувають строго певну для даної реакції енергію, що перевищує середню енергію всіх молекул. Такий мінімальний надлишок енергії (в порівнянні з середньою енергією благаючи частинок), які повинен мати частки реагенту для здійснення хімічного перетворення, відповідає енергії активації Ек. Згідно Арреніус, константа швидкості реакції в (6.5) залежить від температури експоненціально, тому графічно залежність k [Г) виглядає так, як це представлено на рис. 6.1. Різниця між енергією активації і тепловим ефектом реакції А + В = АВ + ДС (6.5) Температура Рис. 6.1. Залежність константи швидкості хімічної реакції від температури (А - значення прсдексооненці-ального множника в рівнянні Арреніуса) наочно ілюструється схемою на рис. 6.2. Сама енергія активації обумовлена енергетичним Рис. 6.2. Співвідношення між енергією активації і зміною ентальпії (теплового ефекту) реакції бар'єром, який необхідно подолати стикаються молекулам в прямому (£ а) або зворотному (£ А) напрямках, перш ніж відбудеться перерозподіл зв'язків. З рівняння (6.5) і рис. 6.2 випливає, що чим більше енергія активації, тим повільніше буде протікати хімічна реакція. Енергія активації визначається природою реагуючих речовин. Якщо її значення знаходиться в межах 40 - 50 кДж / моль, то речовини реагують один з одним в помітних кількостях з достатньою швидкістю. При енергії активації більше 120 кДж / моль речовини при звичайних температурах реагують вкрай повільно. Вплив температури на швидкість реакції Таким чином, рівняння Арреніуса пов'язує температуру не зі швидкістю реакції, а з константою швидкості. Тому в загальному випадку закон діючих мас потрібно записувати як де v і k є функціями температури. Вираз (6.3) записано для даної, фіксованої температури.