Hukum kecepatan menunjukkan hubungan antara kecepatan dan konsentrasi. Namun, kecepatan juga bergantung pada suhu. Dengan beberapa pengecualian, kecepatan meningkat tajam dengan meningkatnya suhu. Van’t Hoff, seorang ahli kimia Belanda, secara empiris mengamati bahwa dengan setiap kenaikan suhu 10 ° C, laju reaksi menjadi dua kali lipat:
Namun, secara eksperimental diamati bahwa hasil bagi ini sebenarnya antara 2 dan 4. Kemudian pada tahun 1889, ahli kimia Swedia Syante Arrhenius mengusulkan persamaan empiris lain yang memberikan hasil yang lebih baik:
Persamaan Arrhenius:
Di mana:
K = Kecepatan Konstanta
Ea = Energi Aktivasi
R = Konstanta Gas
T = Suhu Mutlak
A = Faktor pra-eksponensial
Persamaan Arrhenius yang dapat ditulis dengan cara lain:
Grafik di bawah ini mewakili persamaan Arrhenius, menurut persamaan terakhir ini:
Parameter A, yang diberikan oleh ordinat ke titik asal, pada 1 / T = 0, adalah faktor pra-eksponensial atau faktor frekuensi. Parameter A tidak berdimensi. Ini memiliki dimensi yang sama dari konstanta kecepatan. Oleh karena itu, dimensinya bervariasi dengan orde reaksi.
Selain sedikit bergantung pada suhu, efek ini dapat diabaikan untuk rentang suhu yang kecil. Parameter Ea, diperoleh dengan kemiringan (-Ea / R) garis, adalah energi aktivasi reaksi.
Energi aktivasi adalah energi kinetik minimum yang harus dimiliki reaktan agar produk dapat terbentuk. Inilah tepatnya kontribusi paling penting dari Arrhenius: proposisi bahwa proses kimia diaktifkan, yaitu, mereka membutuhkan energi aktivasi tertentu untuk terjadi. Dengan demikian, proses dengan energi aktivasi rendah terjadi dengan cepat, sedangkan proses dengan energi aktivasi tinggi terjadi lebih lambat.
Grafik di bawah ini menunjukkan energi aktivasi untuk proses eksotermik:
Semakin tinggi energi aktivasi, semakin kecil kemungkinan transformasi reaktan menjadi produk.
Persamaan Arrhenius dapat diterapkan untuk reaksi gas dan cair dan bahkan reaksi heterogen. Kisaran suhu yang valid dan luas untuk reaksi unsur, terbatas untuk reaksi kompleks dan pendek untuk reaksi berantai.
Dia paling banyak digunakan untuk reaksi monomolekuler. Untuk reaksi bimolekuler, biasanya digunakan bentuk modifikasi dari persamaan Arrhenius:
Konsep energi aktivasi Arrhenius tidak hanya berlaku untuk reaksi kimia. Proses fisik yang tak terhitung juga diaktifkan dan variasi kecepatannya dengan suhu dapat dijelaskan oleh persamaan Arrhenius. Contohnya adalah difusi atom melalui kisi kristal dalam keadaan padat.
Penjelasan nilai konstanta kecepatan dan ketergantungan masing-masing pada suhu.
Hukum kecepatan dan konstanta kecepatan memungkinkan pemahaman tentang proses molekuler dari perubahan kimia. Hukum kecepatan dapat membantu mengungkap detail mekanisme reaksi. Tetapi,
Bagaimana menjelaskan nilai numerik dari konstanta kecepatan yang muncul dalam hukum kecepatan?
Teori tumbukan dan teori kompleks teraktivasi memberikan jawaban atas pertanyaan ini dan berkontribusi pada penjelasan tentang bagaimana reaksi kimia terjadi.