Question

反应活化能的意义明显么

Answer 1

分类: 教育/科学 >> 科学技术
问题描述:

看了写资料说通过热动力学方程求得的反应活化能并不能反应实际能耗的大小，那么为什么每个研究动力学的人都在计算活化能和频率因子呢？

解析:

反应活化能是动力学研究范畴，它可以用来计算反应速率与反应物、催化剂浓度之间的关系。

而实际耗能是热力学范畴，它可以计算反应在什么情况下可以自发发生和反应吸热或放热的大小。

由热力学计算出的自发反应不一定能够发生。因为它的反应速率可能很慢，比如氢气和氧气混合，无催化剂在室温下根本无法反应，所以需要动力学计算反应活化能以及频率因子，使反应加快或减慢（通过改变温度或催化剂）。

化学动力学是物理化学的一个重要分支学科，其所要探讨的主要课题是从动态角度由宏观唯象到微观分子水平探索化学反应全过程的速率和机理，即研究化学反应过程的速率，化学反应过程中诸内因（结构、性质等）和外因（浓度、温度、催化剂、辐射等）对反应速率（包括方向变化）的影响以及探讨能够解释这种反应速率规律的可能机理，为最优化提供理论根据，以满足生产和科学技术的要求。

化学动力学和化学热力学都是物理化学两大重要分支学科，它们各有不同的研究内容。化学热力学的任务是讨论化学过程中能量转化的衡算以及解决在一定条件下进行某一化学反应的方向和限度问题。它讨论体系的平衡性质，不考虑时间因素和过程细节。而化学动力学研究完成化学反应过程所需时间、影响条件以及实现这一过程的具体步骤（机理）。

一句话，化学热力学只回答化学反应的可能性问题；而化学动力学才回答化学反应的现实性问题。

阿仑尼乌斯(Arrhenius)公式：

k=A*e^(-Ea/RT)

活化分子具有的最低(或平均)动能与分子平均动能的差值，就成为活化能Ea。一般化学反应的活化能在42~420kJ/mol之间。

1. 温度与反应速率呈指数关系，即影响显著；

2. A(指前因子，和何种反应有关)相似的化学反应，活化能相对小的，反应速率相对大；

3. 温度一定，活化能越大的反应，反应速率越小；温度变化时，活化能越大的反应，反应速率变化越大。

应用到工业生产中，不仅需要考虑要为反应提供多少能量（热力学），还要考虑反应速率的大小（动力学），否则产品生产速率太低。

例如合成氨的反应是一个放热的、气体总体积缩小的可逆反应，在实际生产中，仅仅考虑如何最大限度地提高平衡混合物中NH3的含量问题（化学平衡的移动问题，热力学）还不行，还需要考虑单位时间里的产量问题（化学反应速率问题，动力学）。热力学要求低温高压使反应能够发生，动力学可以考虑加催化剂以加快反应进行。但在低温下反应速率太低，所以动力学要求适当提高温度，但不能太高，否则产率低（热力学原理），故一般控制在500度.

建议你最好看看《物理化学》