阿伦尼乌斯公式是化学中用来描述反应速率与温度之间关系的经验公式,其推导过程如下:
假设反应 A → B 的速率可以表示为:
k=\frac{dx}{dt}
其中,x 表示反应物或生成物的浓度,t 表示时间,k 表示反应速率常数。
根据碰撞理论,反应速率常数与反应物分子的碰撞频率成正比,而碰撞频率又与分子的平均速率成正比。分子的平均速率与温度有关,可以表示为:
u=\sqrt{2RT/M}
其中,R 为气体常数,T 为温度,M 为分子的摩尔质量。
将分子的平均速率代入反应速率常数的表达式中,得到:
k=\frac{dx}{dt}=\frac{dx}{dt}\times\sqrt{2RT/M}
令k_0=\frac{dx}{dt}\times\sqrt{2RT/M},则有:
k=k_0e^{-Ea/RT}
其中,Ea 为反应的活化能。
这就是阿伦尼乌斯公式的推导过程。该公式表明,反应速率常数随着温度的升高而增加,并且与反应的活化能有关。