система переходит на более низкий энергетический уровень. Изменение потенциальной энергии системы вдоль пути реакции (или вдоль координаты реакции х) представляют в виде энергетической диаграммы.

На рис. 7 изображена энергетическая диаграмма элементарной экзотермической реакции А +ВС [АВС]= → АВ +С. Кривая показывает, как изменяется потенциальная энергия системы в процессе реакции. Эта кривая энергетически описывает весь путь реакции, т. е. совокупность наиболее вероятных состояний системы. На вершине энергетического барьера система находится в переходном состоянии или в состоянии активированного комплекса, а высота барьера определяет энергию активации Eа прямой реакции.

Рис. 7. Изменение потенциальной энергии системы при протекании элементарной химической реакции (x — координата реакции; H — изменение энтальпии)

В соответствии с уравнением Аррениуса, чем меньше энергия активации, тем больше константа скорости реакции и тем больше скорость химической реакции.

1.6. Методы расчета энергии активации

Рассмотрим методы расчета энергии активации. Для расчета

энергии активации используют уравнение Аррениуса.

1. Графический метод. Запишем уравнение Аррениуса (см. (41)) в логарифмической форме:

22

удобной для графического определения энергии активации. Энергию активации можно найти по значениям константы скорости реакции, измеренным при нескольких значениях температуры. При этом экспериментальные данные представляют в координатах Аррениуса (lnk; 1/T). Тангенс угла наклона полученной прямой линии равен (−Eа/R) (рис. 8).

Рис. 8. Графическое определение энергии активации

2. Аналитический метод. Уравнение Аррениуса (см. (41)) можно представить в дифференциальной форме:

Тогда, интегрируя уравнение (44) в пределах от T1 до T2, получаем

Таким образом, энергию активации можно рассчитать аналитически по формуле (46), если известны константы скорости реакции при двух значениях температуры T1 и T2. Однако такой

23