При 80 °C, при условии, что температурный коэффициент равен 2, какова будет скорость химической реакции?
Подробный ответ:
Пояснение: Для определения скорости химической реакции при изменении температуры мы можем использовать уравнение Аррениуса, которое связывает скорость реакции с температурой и температурным коэффициентом. Уравнение Аррениуса выглядит следующим образом:
[k = A * e^{left(-frac{E_a}{RT}right)}]
где:
— (k) — скорость реакции.
— (A) — преэкспоненциальный множитель, который зависит от конкретной реакции.
— (E_a) — энергия активации реакции.
— (R) — универсальная газовая постоянная ((8.314 , text{Дж/(моль·К)})).
— (T) — абсолютная температура в Кельвинах.
Мы знаем температурный коэффициент ((Q_{10})), который показывает, во сколько раз скорость реакции изменяется при изменении температуры на 10 градусов по Цельсию. Для данной задачи (Q_{10} = 2).
Мы также знаем, что при 80 °C температура в Кельвинах равна (T = 80 + 273.15 = 353.15,K).
Мы хотим найти новую скорость реакции ((k_2)) при температуре 80 °C, используя (Q_{10}). Для этого мы можем воспользоваться следующей формулой:
[k_2 = k_1 * (Q_{10})^{left(frac{T_2 — T_1}{10}right)}]
где:
— (k_2) — новая скорость реакции при температуре 80 °C.
— (k_1) — скорость реакции при исходной температуре.
— (T_2) — новая температура в Кельвинах.
— (T_1) — исходная температура в Кельвинах.
Подставляя значения, получаем:
[k_2 = k_1 * (2)^{left(frac{353.15 — T_1}{10}right)}]
Пример использования: Если исходная скорость реакции ((k_1)) равна, скажем, 0.1 секунды^{-1}, то мы можем использовать формулу выше, чтобы найти (k_2) при 80 °C.
Совет: Понимание влияния температуры на скорость реакции важно для химических и биологических наук. Изучайте уравнение Аррениуса и экспериментируйте с разными значениями, чтобы лучше понять его влияние на реакции.
Упражнение: Если (k_1) равно 0.05 секунды^{-1}, найдите (k_2) при 80 °C, используя уравнение выше.