Arrheniusekvation-kalkylator

Arrheniusekvationen

Arrheniusekvationen beskriver hur hastighetskonstanten k för en kemisk reaktion beror på temperaturen:

k = A · e^(−Ea / (R · T))

• A, den preexponentiella faktorn (frekvensfaktorn), som hänger samman med hur ofta korrekt orienterade kollisioner inträffar. Den har samma enheter som k.
• Ea, aktiveringsenergin, den minsta energi som reaktantmolekylerna behöver för att reagera. Anges här i kJ/mol och omvandlas till J/mol (× 1000) inuti kalkylatorn.
• R, den allmänna gaskonstanten, 8,314 J/(mol·K).
• T, den absoluta temperaturen i kelvin (K).

Den exponentiella termen e^(−Ea / (R · T)) är andelen molekyler med tillräckligt med energi för att reagera. Eftersom den sitter i en exponent kan även måttliga temperaturhöjningar få k att stiga kraftigt.

Räkneexempel

Anta att en reaktion har A = 1 × 10¹³ s⁻¹, Ea = 50 kJ/mol och T = 298 K.

Omvandla först: Ea = 50 × 1000 = 50000 J/mol. Exponenten blir då −Ea / (R · T) = −50000 / (8,314 × 298) ≈ −20,18. Alltså:

k = 1 × 10¹³ · e^(−20,18) ≈ 1,7 × 10⁵ s⁻¹

Höj temperaturen till T = 308 K så blir exponenten ≈ −19,53, vilket ger k ≈ 3,3 × 10⁵ s⁻¹, ungefär dubbla hastigheten för bara 10 K höjning, den klassiska tumregeln att «hastigheten fördubblas var tionde grad».

Hur temperaturen påverkar k

Vanliga misstag

• Blanda energienheter. Ea anges här i kJ/mol, men R är i J/mol·K, så värdet måste multipliceras med 1000. Det här verktyget gör det åt dig, ange bara kJ/mol.
• Använda °C i stället för K. Temperaturen måste vara absolut. Omvandla: T(K) = T(°C) + 273,15. Att använda Celsius ger nonsens.
• Glömma att A är temperaturkänslig. I den enkla Arrheniusformen behandlas A som konstant; den modifierade formen k = A · Tⁿ · e^(−Ea / RT) tar hänsyn till dess svaga temperaturberoende.
• Jämföra k mellan reaktioner i blindo. Enheterna för k (och A) beror på reaktionsordningen, så ett k av första ordningen (s⁻¹) är inte direkt jämförbart med ett k av andra ordningen (M⁻¹·s⁻¹).