溫度對反應熱與活化能的影響/龔自敬

星期二 , 8, 七月 2014 Leave a comment

溫度對反應熱與活化能的影響

龔自敬

高雄市立高雄高級中學
教育部高中化學學科中心
phechegtj@mail.kshs.kh.edu.tw

n  疑難問題

「溫度對反應熱有影響,卻對活化能沒影響,但是反應熱又可從正反應活化能減去逆反應活化能而得,這些描述矛盾嗎?如何解釋呢?

n  反應熱變化

高中化學在教到活化能的概念時,會順便帶到反應熱的計算,如式[1]所示:

ΔH = Ea(+) Ea()  [1]

註:Ea(+)指正反應的活化能,Ea()指逆反應的活化能。

其實,式[1]僅適用於定溫下或溫差範圍不大,即一般的實驗室條件。理論上,H的實際意義是熱含量,即物質的總能,反應熱變化的計算可由式[2][5]表示:

image

註:式[4][5]E(+)指正反應的總動能差,E()指逆反應的總動能差。

n  溫度對反應熱的影響

也就是說:ΔH = Ea(+) Ea() 並非精準之算式。若溫度改變,則總動能也隨之改變。由式[5]得知,ΔH應該包括總動能的變化。在定溫下或溫差範圍不大時,E(+)E()大約相等或變動不大的情形下,ΔH = Ea(+) Ea()才適用。

其實溫度會影響平衡常數(),亦會影響動能分佈曲線。高溫下具有高動能之分子數比率會改變,反應物和生成物之分子數比率也會改變,故E(+)E()也會變動!

n  溫度對活化「位能」的影響

至於常見的活化「位能」圖,它的能階常被畫成「一條線」。但若修正為活化「總能」圖,它的能階就不會是剛好「一條線」!就像電子的躍遷能階,其細微結構應該包括轉動能階、振動能階等更小的能階,亦即其能階圖應隨動能而「震盪」。

反應物和生成物都應該是「一小條帶狀」「震盪」能階,鍵能差(位能)的部分不會隨溫度改變,但是動能部分則會!

n  結語

活化能(一般指的是活化「位能」)不隨溫度變化而變化;但反應熱會隨溫度變化而變化。

24299 Total Views 40 Views Today
Print Friendly, PDF & Email

Please give us your valuable comment

你的電子郵件位址並不會被公開。 必要欄位標記為 *