溫度升高反應速率一定加快是真的嗎?有反例嗎?
化學老師提到了某個有關CO的反應,如果我沒聽錯的話,意思是該反應低溫下的反應速率高於高溫下的反應速率(低溫高溫概念並不明確),那麼有沒有明確的解釋呢ˊ_&>ˋ(不要考慮我是高中狗!!!!)——————————————————————定義正反應生成物的生成速率為反應速率,是否有滿足溫度和速率不成正比的例子→_→
溫度升高反應速率一定加快是不對的,比如生物中的酶促反應,存在最佳溫度點,溫度過高會影響酶的活性從而降低反應速率。又如一氧化氮與氧的反應速度隨溫度升高也會而降低
贊同@鹿溪山人的答案
感謝評論區的幾位知友的意見@小黑 @劉勇強 。題主是位高中生,並且也修改了題目描述,秉著嚴謹的原則(如果我不能確定或者不在我專業範圍以內的我會打上問號「?」),我現在修改我的答案如下:首先,普高版教材《物理化學》第11章7節:
專門討論了溫度對反應速率的影響。我們定位到特定的專題——反應速率與溫度的關係:我老是當年好像說了五種(包括一種反常的),普高版里說了六種,我們來看看:字丑,請多包涵
各種化學反應的速率隨溫度的變化關係是比較複雜的:
第1種類型,根據阿倫尼烏斯(Arrhenius)方程所得的「S」型曲線,當T趨近於無窮大(∞),r有定值(這是一個在全溫度範圍內的圖形)。但是由於我們的實驗都是在一定溫度範圍內進行的,所以在有限的區間內(0~T0)內,遵守Arrhenius公式,即是那種隨著溫度升高,反應速率升高;
第2種類型,反應速率隨溫度的升高而加快,呈指數關係,符合阿倫尼烏斯方程,這類反應常見;
第3種類型,低溫時反應速率較慢,基本符合阿倫尼烏斯方程。但是,當溫度到達某一定臨界值時,反應速率迅速增大,反應以膨脹的方式極速地進行。
在第4種反應中,當溫度不太高時,速率隨溫度的升高而加快,然而到達某一溫度後,速率反而下降。這類反應多見於一些受吸附速率控制的多相催化反應(加氫反應)和酶催化反應(?)。
第5種反應,這種反應可以在碳的氫化反應中見到,速率值隨著溫度升到某一高度後先是下降,但是卻在另一溫度後隨著溫度升高,速率又上升。當溫度升高時,可能有副反應的發生而複雜化,曲線出現極大值和極小值。
第6種,是反常的類型,隨著溫度升高速率反而下降。屬於這種反應的很少,因此筆記也好記,就是NO和O2反應生成NO2的反應。這個反應2NO + O2 = 2NO2並不是基元反應,而根據書上說所:
對於非基元反應,Ea,也就是表觀活化能就沒有明確的物理意義了。
當然,如果非要計算表觀活化能數值,可以參照實驗數據:圖片摘自一氧化氮與氧的反應速度為什麼隨溫度升高而降低對這個利用阿倫尼烏斯方程的變形,即:可得到另外,如果要知道原因的話,這篇文章中同樣給出了可能的機理:
對於基元反應,溫度上升的話,根據玻爾茲曼分布,活化分子數肯定增加,所以反應速率是一定加快的,不可能有反例。
對於複合反應就不一定了,比如上面有人說的NO和氧氣的反應
從物理上來說,溫度越高分子運動越快。所以反應速度也就越快,這不難理解。
但是反應速率不只有溫度這一個變數。比如樓上說到的酶。還有一個,就是平衡。比如你要製備碳酸,加熱都變二氧化碳了。這時就得低溫了。題主你說一氧化碳,會不會老師其實說的不是反應速率,而是平衡。畢竟一加熱就被氧化了。酶促反應為什麼不可以?雖然確實是溫度+催化劑兩個因素在作用,但直觀地看「溫度升高了這個反應的化學速率不一定加快「。首先要明確溫度升高對於反應速率來說,影響的是公式中哪一個因素?
假如我們有一個反應是:
假設這個反應是elementary rxn,由基元反應的性質我們可以知道化學計量數可以直接作為反應速率公式中的指數使用,所以
反應速率 rate = k(一個常數)[A][B]
A和B的濃度是實驗給定的初始條件,所以提高溫度改變的是這個係數k於是根據決定K的公式阿尼烏斯公式我們知道
給沒學過該公式的童鞋們一個簡單的解釋 如果我們作lnK和1/T的圖像,得到的是一條直線,所以y=lnK, x=1/T,直線的斜率為 Ea/R Ea=活化能
所以在Ea/R斜率不變的情況下,提高溫度,該常數K一定是增加的。
換言之如果其他一切條件不變,由溫度改變了K,K改變了rate,反應速率增加。
但是酶促反應是比較特殊的,因為酶在高溫條件下失活後,Ea直接變化了,導致Ea/R變化,所以此時的係數K和T不會滿足於原來的關係。
所以說如果是酶促反應,反應速率和溫度並不是」溫度升高,反應速率一定加快「的關係。
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本來懶得打公式的,以為是個很簡單的問題,不料此回答下除了拍書的竟沒人給題主解釋清楚,所以還是自己來回答了。。。
另:說跟有關的我也是醉舞九天了,這個內容是大學基礎課的內容好不好。。這玩意只能決定反應哪一個方向的E對溫度敏感。。連專業課知識都算不上。。所以到底是什麼心態來忽悠題主的?天一熱。腦瓜子反而不好用了~
銀離子絡合反應
如果是高中範圍的話,化學反應速率一定隨溫度的升高而升高,我想你可能是聽錯了,老師估計說的是CO的那個反應逆向進行,正反應速率相較於逆反應速率「下降」。如果是大學的話,建議你好好看一下物理化學,相當多的光化學反應確實是反應速率隨溫度升高而下降的
專業研究動力學的,作為化學反應來講,絕大多數反應的反應速率都是隨溫度升高而加快,在這裡我們暫不考慮其他人提到的具有生物活性的酶催化反應以及一般催化反應,因為酶與催化劑本來就具有一定的溫度適應性,我們考慮的只具有化學性質的本徵反應,我們建立動力學模型的時候一般不會在達到熱力學平衡的情況下進行,因為在熱力學達到平衡以後,溫度的影響就取決於反應的吸放熱了,因此動力學的考慮一定要在動力學為決定因素的條件下,動力學表達式有很多種,但通常都會有動力學速率常數,速率常數普遍採用阿倫尼烏斯形式,結合實驗數據,擬合出常數k0與活化能,即動力學速率常數k=k0*exp(–E/(RT)),如果活化能大於零,就是所謂的隨溫度升高而加快,但活化能一般不會小於零,小於零則反應不存在能壘,至於有一些案例說了很多情況,感覺主要是因為熱力學平衡和動力學混合在一起了,就會有些說不清了,畢竟溫度對反應的影響是包括熱力學和動力學的,以上只是從動力學的角度去分析的。知識的海洋博大精深,也許我也有些地方理解的可能不到位,還請其他專業人士見諒,手機碼字不易
說一個有機的反應。
麵包坯放進烤爐以後,頭五分鐘會觀察到麵包坯明顯的長高長大。如果整形割包做的好的話,通常能夠長到入爐時的兩倍高。 然後,就不會再長了。然後麵包坯內部的溫度會繼續增長,直至烤熟。完全烤熟通常需要25至30分鐘。
頭五分鐘的高度增加據信與酵母菌和單糖反應加速,二氧化碳產生速度增加有關。然後麵包坯體積停止增長,據信和澱粉結構開始糊化變硬,以及酵母菌大量死亡,反應速度降低直至停止都有關係。
最終的反應產物一般長這個樣子。二氧化碳和水蒸氣就散逸了,實驗當中一般不做收集。
@土豆泥 解釋的材料很詳細,但是對不對不一定。。。
這個反應其實挺複雜的,解釋里所說的機理並沒有定論,其實有很多更複雜的但是更接受的。於是就出現了問題,數據里的k 是怎麼算出來的。畢竟這個肯定是多步的反應。如果實際機理不是這樣的話,解釋就有問題,因為這個解釋的前提條件首先是近平衡狀態,還要符合中間物steady state (穩定狀態?) 等等。。 所以就看看了事吧。。
再把那個鏈接發一下一氧化氮與氧的反應速度為什麼隨溫度升高而降低有沒有溫度升高減慢速率的,有的,都是挺複雜的。基礎反應好像沒有。(有酶就是另一回事了,酶經常在反應里搞事的)
總結一下,高中化學。。。誰出題聽誰的啊!!所以聽你老師的不會錯!
(如果我解釋不對你們就當我在裝逼。。。。)點贊吧。。本人研究的一個反應,就是隨溫度升高,速率先升高後下降。這類反應並不是特別少見,在資料庫裡面搜negative activation energy 就能找到很多例子,比如酶催化反應,自由基反應,分子篩催化烴類轉化等。一般認為這種反應都是幾步反應的總和,每步基元反應活化能是正的,但總反應活化能卻是負的,原因是中間某步基元反應可以看做平衡(例如分子篩上烴類的吸附過程),且其(吸附)平衡常數隨溫度升高而下降。手機打字,就不上公式了。
61和62頁。請認真看書。
如果把溫度強行升高到10000K以上(如空氣放電),化學反應估計也無法進行,很多中間組分都無法穩定存在了,如OH。個人猜想。
可以參考生物,我們體溫36~37℃的時候身體倍棒吃啥都香,超過了37℃,你看看消化不行了……
應該是一般來說,溫度升高,元反應的反應速率常數提升。
如果一個表觀反應是多個元反應的組合,例如是可逆反應的話,溫度在一定範圍內的提升可能導致逆反應速率提升高於正反應速率的提升,表現為總反應速率的下降。
如果溫度的提升導致反應物的活度下降,那麼也可能導致總反應速率的下降。
畢業了那麼多年,並且一直從事非專業工作的我,居然還記得那麼多物理化學知識,真是不容易呀。根據科目一考試經驗,凡是題目中有一定怎樣怎樣的,題目多數不成立
大學學化工,你就都明白了
我們剛好複習到可逆反應,升高溫度反應速率增加應該也包括可逆反應的逆方向速率增加吧
物極必反呵呵噠
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