Вопрос школьника
При повышении температуры на 30 °С (температурный коэффициент равен 2) скорость реакции увеличится в:
Ответ от учителя
Для ответа на данный вопрос необходимо знать, как связана скорость реакции с температурой и как определяется температурный коэффициент.
Согласно закону Аррениуса, скорость химической реакции пропорциональна экспоненте отношения активационной энергии к температуре в кельвинах:
k = A * exp(-Ea/RT),
где k — скорость реакции, A — постоянная скорости, Ea — активационная энергия, R — универсальная газовая постоянная, T — температура в кельвинах.
Температурный коэффициент (Q10) определяется как отношение скорости реакции при температуре T+10°C к скорости реакции при температуре T:
Q10 = k(T+10°C) / k(T).
Подставляя выражение для скорости реакции из закона Аррениуса, получаем:
Q10 = exp(-Ea/R * (1/(T+10°C) — 1/T)).
Для температурного коэффициента, равного 2, получаем:
2 = exp(-Ea/R * (1/(T+10°C) — 1/T)).
Решая данное уравнение относительно T, получаем:
T = 283 K.
Таким образом, при повышении температуры на 30°C (или на 10 К) скорость реакции увеличится в 2 раза, если начальная температура была равна 283 К (10°C). Если начальная температура была другой, то необходимо использовать соответствующее значение температурного коэффициента для данной реакции.
