1. 介绍 Arrhenius经验式
- Arrhenius 经验式表示反应速率常数与温度的关系,由Arrhenius提出。
- 表达式
k = A•exp(-E/(RT))
此为arrhenius经验式基本表达式,是教科书中最常见的写法,式中k为温度T时的反应速率常数,A为指前因子,E为(表观)活化能,T为热力学温度(单位 K),R为摩尔气体常数。
注:R的单位不同,其对应数值不同,使用时注意单位换算。R=8.314 J/(mol•K) =1.987 cal/(mol•K) 这里是由于 1 cal = 4.18 J - 修正的Arrhenius表达式
Adams提出三参量修正的方程,也为文献中常见的三参表达式:k = A•T^n•exp(-E/(RT))
2. Arrhenius方程的拟合
- 线性拟合
以两参Arrhenius方程为例:
对等式取对数有,lnk = lnA-E/(RT)
以lnk对1/T作图,斜率为-E/R,截距为lnA,可求得E和A
三参方程的线性拟合与上述过程相似,只是更为复杂。 - 非线性拟合
由于我们常用三参形式的方程,较为复杂的线性拟合过程就不是首选了。我们可借助Origin软件、1stopt软件、arrfit程序等实现非线性拟合。
(1)Origin软件、1stopt软件:可在B站学习
(2)arrfit程序:该程序以装入服务器 /mnt/sorts/arrfit/arrfit 路径下
使用时,切换至该路径下,修改输入文件,保存,使用’./dsarrfit.x &‘命令运行执行文件,在输出文件中查看结果。
a.输入文件:记得更改数据个数、温度、速率
b.输出文件:可在’arrfit.out’文件中查看拟合结果。另一个输出文件是该文件的详尽版。
输出结果中包含4套A,n,E结果
以双分子反应为例:
第一行输出结果中
A的单位为cm^3 • molecule^(-1) • s^(-1)
E的单位为K
Arrhenius方程为 k = A • T^n • exp(-E/T)
第二行输出结果中
A的单位为cm^3 • mol^(-1) • s^(-1)
E的单位为cal/mol
Arrhenius方程为 k = A • T^n • exp(-E/(RT))
对于同一行中左右两套结果,其单位一致,用这两套结果来提高拟合精度,拟合结果为两套数据加和,即:
k = A1 • T^n1 • exp(-E1/(RT)) + A2 • T^n2 • exp(-E2/(RT))
3. 说明事项
用不同的软件或程序来拟合Arrhenius expression,获得的结果有所差别,拟合精度也不同,具体选用何种结果应根据个人的反应体系和数据判断。