Если реакция при 50 °С протекает за 2 мин 20 с, то сколько времени потребуется для завершения этой реакции

Содержание вопроса: Время завершения реакции при изменении температуры

Описание: Чтобы решить данную задачу, мы можем использовать уравнение Аррениуса, которое описывает зависимость скорости реакции от температуры. Согласно уравнению Аррениуса, скорость реакции пропорциональна экспоненте от кинетической энергии, делённой на константу Больцмана и умноженной на температуру в Кельвинах.

Уравнение Аррениуса имеет следующий вид:
\[ k = A*e^{\frac{-E_a}{RT}} \]
где:
- k - константа скорости реакции,
- A - преэкспоненциальный множитель,
- Ea - энергия активации реакции,
- R - универсальная газовая постоянная,
- T - абсолютная температура в Кельвинах.

В данной задаче требуется найти время завершения реакции при другой температуре. Мы знаем, что реакция при 50 °C (323 К) происходит за 2 мин 20 секунд (140 секунд).

Чтобы выразить зависимость времени от температуры, мы можем использовать отношение времени завершения реакции при разных температурах, составляющее обратное отношение констант скорости реакции:
\[ \frac{t_1}{t_2} = \frac{\frac{1}{k_1}}{\frac{1}{k_2}} = \frac{k_2}{k_1} \]

Так как температурный коэффициент остается неизменным, отношение констант скорости реакции остается постоянным:
\[ \frac{t_1}{t_2} = \frac{k_2}{k_1} = \frac{A_2}{A_1} * e^{\frac{-E_a}{RT_2} + \frac{E_a}{RT_1}} \]

Мы можем заменить временное соотношение и известные значения, чтобы найти время завершения реакции при новой температуре.

Например:
Для данной задачи можно записать уравнение:
\[ \frac{140 сек}{t_2} = \frac{A_2}{A_1} * e^{\frac{-E_a}{RT_2} + \frac{E_a}{RT_1}} \]

Совет:
Чтобы лучше понять концепцию уравнения Аррениуса и зависимость скорости реакции от температуры, рекомендуется изучить основные понятия в химии, такие как энергия активации, константа скорости реакции и уравнение Аррениуса. Решайте больше задач по этой теме, чтобы закрепить свои знания.

Задание для закрепления:
Если реакция при 70 °C протекает за 1 минуту 40 секунд (100 секунд), то сколько времени потребуется для завершения этой реакции при температуре 90 °C, при условии, что температурный коэффициент остается неизменным?