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由此产生的关系式被称为动力学方程(kiion),它是一个微分方程,可用来预测反应随时间的变化。
速率常数除了与反应物的化学性质有关外,还与温度有关,由此产生的关系式被称为阿伦尼乌斯公式(Arrheion),于1889年由瑞典化学家斯凡特·奥古斯特·阿伦尼乌斯(SvaArrhenius)首次提出,该公式就是以他的名字来命名的。
反应的速率常数都会随着温度的升高而增大。
因此,任何反应的速率也都随着温度的升高而加快。
这就可以解释为什么夏天食物变质得更快,但如果食物放在冰箱里,就可以保存得久一点。
这是因为低温可以减缓食物变质的速度[2]。
阿伦尼乌斯公式中出现了一个特殊的量,叫作活化能(aenergy),我们可以将其定义为使一个反应发生所需的最小能量。
为了能进行反应,反应物分子必须以高于某个临界值的能量相互碰撞。
这就好比我们要从一个国家到另一个国家去,而它们之间被一座山丘隔开,为了到达目的地,我们必须有足够的能量来克服山丘的高度,而且不管目的地比起点的海拔高还是低,我们都要这样做。
反应的速率会随着活化能的增加而降低。
图35显示了能量在反应过程中的变化情况。
图35 反应曲线
该图显示了能量在反应过程中的变化情况。
在有催化剂的情况下活化能降低,导致反应速率增加
如果反应中生成物的能量比反应物的能量少,则该反应会释放出多余的能量(放能反应);反之,反应会吸收能量(吸能反应)。
无论如何,反应最开始都必须为反应物提供足够的能量,以克服活化能所代表的“能量差”
。
这就可以解释为什么需要火花(或火焰)来点燃煤气灶,以及为什么即使是炸药(其反应会产生大量的能量)也必须由雷管来触发。
活化能和反应顺序取决于反应物分子转化为生成物分子的“方式”
。
这种“方式”
被称为反应机理(reaeism)。
它是指反应得以发生所经由的全部基元反应。
一个反应的反应机理可以因催化剂(catalyst)的加入而被改变。
催化剂在反应过程中没有发生变化,但它们的存在却改变了活化能,从而改变了反应发生的速率。
催化剂可以适当地提高反应速率,但抑制剂(inhibitor)却会降低反应的速率。
催化剂在化工业中有着重要的作用。
催化剂在生物反应过程中也发挥着关键作用,这样的催化剂被称为酶。
酶对生命的存在至关重要,同时它们也有很多的技术和工业应用。
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