アレニウスの式計算機

アレニウスの式は、多くの化学反応の速度定数が絶対温度によってどう変化するかを表します。よく知られた形は k = A × exp(-Ea / RT) です。k は速度定数、A は前指数因子または頻度因子、Ea は活性化エネルギー、R はモル気体定数、T はケルビンで表した温度です。計算機は R = 8.314462618 ジュール毎モル毎ケルビンを使用し、指数を計算する前に、キロジュール毎モルで入力された活性化エネルギーをジュール毎モルに換算します。 反応物の分子が生成物を形成するには、エネルギー障壁を越える必要があります。指数項は十分なエネルギーを持つ分子同士の遭遇の割合を表し、頻度因子は衝突頻度と配向をまとめて表します。温度を上げると負の指数の絶対値が小さくなり、通常は速度定数が増加します。活性化エネルギーを増やすと逆の効果があります。関係は線形ではなく指数関数的なので、高い活性化障壁を持つ反応では小さな温度変化でも大きな影響を及ぼすことがあります。 計算機は同じ式を変形して四つの一般的な計算を行います。A、Ea、T から k を直接求め、k、A、T から Ea = -RT ln(k/A) により活性化エネルギーを求めます。A は k × exp(Ea / RT) で求めます。最後に二温度の式では k2 = k1 × exp((Ea/R) × (1/T1 - 1/T2)) を用います。非常に速い反応や遅い反応の値も読みやすいよう、結果には科学表記を使用します。 温度は必ず絶対温度で指定します。摂氏温度には 273.15 を加えてから入力してください。活性化エネルギーの単位も気体定数と整合させる必要があるため、この画面ではキロジュールからジュールへの換算を自動で行います。A と k の単位は反応次数に依存しますが、例では一次反応の毎秒という単位がよく使われます。アレニウスモデルは有効な温度範囲内での経験的近似です。触媒、相転移、反応機構の変化、拡散律速、非アレニウス挙動などにより、測定範囲外では一組の近似パラメーターが適さなくなる場合があります。 化学者はアレニウス計算を、触媒の比較、保存安定性の推定、反応器の設計、加速劣化試験の解釈、実験速度データからの活性化エネルギーの算出に使います。一つの反応機構が支配的なら、ln(k) を温度の逆数に対してプロットした図はほぼ直線となり、その傾きは -Ea/R です。中間計算では十分な有効桁数を保ち、実験入力に見合う精度で結果を報告してください。