В мире все находится в постоянном движении. В результате постоянно происходит столкновение и взаимодействие мельчайших частиц. Однако, по утверждению Аррениуса, не все столкнувшиеся молекулы вступают в химическое взаимодействие. Столкновения станут эффективны, если молекулы имеют достаточную энергию. Минимальная энергия молекулы, способная при столкновении привести к химическому взаимодействию, является энергией активации. Сообщив неактивным частицам энергию, их можно сделать активными. Процесс получил название активация, дополнительная энергия — энергией активации. Энергия активации — энергия, необходимая одному моль молекул вещества, пребывающего в стандартном состоянии, чтобы они стали активными. Измеряется в Дж/моль. Для каждой химической реакции есть собственное значение Еa. При увеличении температуры растет число активных частиц, соответственно, возрастает константа скорости реакции. Ученым Я.Г. Вант-Гоффом было эмпирически установлено, что с повышением температуры на каждые 10 градусов в 2-4 раза возрастает константа скорости элементарной химической реакции. Температурный коэффициент константы скорости реакции γ показывает, во сколько раз увеличивается константа скорости реакции при росте температуры на 10 градусов. Однако, при очень высоких и низких температурах скорость химической реакции уже не зависит от температуры, а температурный коэффициент γ будет равен единице.
В 1889 г. Аррениусом было предложено уравнение зависимости константы скорости элементарной химической реакции от температуры:
К = A·10(-Ea/kT)
В данном уравнении: A обозначает предэкспоненциальный множитель, Ea — энергия активации, k — постоянная Больцмана, T — абсолютная температура. Вместо постоянной Больцмана (k) берется газовая постоянная R, если энергия активации берется не на одну частицу, на 1 моль частиц (в кДж/моль).
Скорость реакции при постоянной температуре зависит от Ea. При увеличении Ea уменьшается количество активных молекул, реакция замедляется. Чем меньше Ea, скорость реакции возрастает. При Ea равном нулю происходит мгновенная химическая реакция. Если Ea = 50–100 кДж моль–1, при изменении температуры реакции на 10 градусов скорость изменится в 2-4 раза.
С помощью онлайн калькулятора можно быстро и правильно определить константу (k) скорости реакции, применив уравнение Аррениуса и указав температуру (Т), энергию активации (Еa), частоту столкновений (А).
