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拟合Arrhenius expression(阿伦尼乌斯方程)

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。

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