活性炭活化温度要多少楼温度反涨是怎么回事？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2023-06-23 03:41 标签： 高层大气增温的原因
谢邀。这个问题非常具有启发性。也就是说，这个问题既可以从很简单的层面来回答，又可以深入地挖掘下去。简单说来，所谓的“活化能”是分子能级之间的能量差。如果忽略掉吉布斯自由能G和内能E的区别，那这个活化能就是基态构象和过渡态构象之间的能量差E_a。这个能量差是两个确定的微观能级之间的能量差，当然并不受宏观的温度的影响。这个问题就这样解释完了。但是，如果细想一下，温度影响了分子的平均动能，却又不影响能级，那温度影响的到底是什么呢？一定要理解，温度严格而言是一个宏观的、统计的概念，所谓“温度代表分子平均动能”之类的说法都是模糊的、帮助理解的用法（难道负温度态物质的平均动能就是负的了么？）。所以，回归定义后我们可以知道，温度不影响、不表征微观能级的能量差，它表征的是分子在不同能级之间的分布概率。假如基态构象和过渡态构象的能量差别是E_a，那么有波兹曼分布可知，处于过渡态的分子数目与基态分子数目的比值就是e^{-\frac{E_a}{k_B T}}。考虑一个只有基态和过渡态的二能级简化模型，其中处于过渡态的分子单位时间内转化为产物的概率为A，基态转化为产物的概率为0，那么产物初始浓度一定时其反应速率就与过渡态分子数占总分子数的比例有关，也就是k\propto \frac{\exp(-\frac{E_a}{k_B T})}{1+\exp(-\frac{E_a}{k_B T})}温度不太高、E_a不太小的时候，1+\exp\left(-\frac{E_a}{k_B T} \right)\approx 1。这样我们就得到了：k\propto \exp\left( -\frac{E_a}{k_B T}\right)也就是阿伦尼乌斯公式。从上面的推导可以看出，阿伦尼乌斯公式要比较严格的成立需要满足一定的条件。当然了，你可以争辩说，上面的推导无法导出阿伦尼乌斯公式成立的必要条件，也许不需要近似就能得到阿式公式呢？实际上，因为化学是一门实验科学，而我们确实观察到大量反应的温度依赖并不符合阿伦尼乌斯公式，所以不需要从理论上证明就知道，阿伦尼乌斯公式只是近似公式。那么，题主的问题也可以从另外一个方面回答：活化能本身就是一个唯象模型中的参数，我们只在那些温度依赖符合阿伦尼乌斯公式的化学反应中讨论活化能，那么根据定义，它就不是温度依赖的。不过在这种纯“唯象”的讨论中，活化能的物理意义就有些模糊了。最后，有时化学反应速率的温度依赖甚至都不是单调的。这时候就根本没法定义一个“全局”的活化能。虽然一般的本科物化教科书也会提到阿伦尼乌斯公式不一定成立，但是似乎很少讨论不成立时的微观模型。温度升高，催化剂（比如酶之类）失活之类的情况那是改变反应历程的开挂式变化了。其实用一个简单的三能级模型就能大体模拟出一些复杂变化。具体说来，我们只需要在导出阿伦尼乌斯公式的二能级模型中加上一个能量更高一点的能级，其能量相对于基态为E_b (E_b> E_a)，然后做以下几点（并不是完全相互独立的）假设：整个体系处于近平衡态（玻尔兹曼统计可以适用）；存在决速步骤，E_a态是过渡态；只有处于E_a态（过渡态）的分子可以向产物转化。E_b态不行。这其实很常见，比如，某个反应对过渡态的对称性有要求——A基团和B基团必须成180角才能发生电子传递什么的。那么E_b态虽然能量更高，但是对称性不对也没法反应；过渡态向产物转化的概率是常数并且足够低，可以忽略产物对（近）平衡态的影响；这个体系处于一个正则(N,V,T)系综中。那么求k的温度依赖问题就转化成了求E_a能级的布局数（或者处于过渡态的分子数目占分子总数比例）f(E_a)的随温度变化的问题。这对于正则系综很简单：f(E_a)=\frac{g_a\exp \left(-\frac{E_a}{k_B T} \right)}{Z(T)}
=\frac{g_a\exp \left(-\frac{E_a}{k_B T} \right)}{g_0+g_a \exp \left(-\frac{E_a}{k_B T} \right)+g_b \exp \left(-\frac{E_b}{k_B T} \right)}其中Z(t)是正则配分函数（已展开），g_i是各个能级的简并度。接下来的关键是，我们假设g_b \gg g_a=g_0。这也并非完全无厘头。比如说，分子某一部分的振动自由度在E_b之下就完全处于基态而“冻结”了，而这个分子在E_b时所能激发的100个简正振动模式的第一激发态能量都一样，那g_b/g_a就可能非常大。然后随便带入几个数用这个模型算下，就能得到如下图的f(E_a)\sim T曲线：如此一来，对这样一个简单的三能级体系（只用到了g_b/g_a,E_a,E_b三个独立参数），就已经完全无法定义全局的活化能了。一定要讨论活化能，只能在某个温度及其附近定义一个“局部活化能”。所以一定要纠结于活化能是不是随温度变化，那只能看语境，看这个活化能到底是在什么模型中定义的。一点微小的工作，谢谢大家。非请自来首先要明白到底什么是(阿伦尼乌斯)活化能其定义Ea=RT^2*dlnk/dT，是直接由反应速率常数决定的，反应速率常数源自质量作用定律这个唯象定律，所以活化能自然也是唯象的，并无实际物理意义，只是拟合反应速率常数随温度变化用的参数如果反应速率常数的温度曲线不是Boltzmann因子exp(-E/kT)型的，活化能自然也不是定值，实际上这种情况是普遍的但是在不同的反应速率理论中，可以推出反应速率的公式，活化能可以和一个有实际物理意义的量相联系，举两个例子在简单碰撞理论模型的近似下，活化能Ea=Ec+1/2RT，其中Ec的含义是能发生反应的分子碰撞相对动能的最小值，也叫阈能，显然阈能是和分子自身性质有关和温度没有关系，自然活化能Ea就和温度成线性关系，不过1/2RT这个数一般不大，所以近似看成和温度无关也可以在过渡态理论的近似下，活化能Ea=ΔG≠+RT，其中ΔG≠是活化络合物≠和反应物分子的G之差。这个理论中用到了微观可逆性原理，也就是活化物≠和反应物近似成平衡，有近似的平衡常数K≠=Q≠/QAQB，Q是分子A,B和≠的配分函数，其中Q≠去掉了反应坐标那一维度，不难理解温度改变会改变这个平衡，反应物能量和≠能量都有改变
私以为题主想表述的问题是：活化能越高，单位温度的变化引起的速率常数的变化是否也越大？忽略温度对指前因子的影响，考虑Arrhenius方程两边取对数然后微分显然lnk对T的导数的绝对值越大，速率常数对温度的变化就越敏感。现在我们可以回答题主提出的问题了1.对于一个具体的反应来说，温度越低，速率常数对温度的变化越敏感。2.对于一个反应来说，活化能的绝对值越大，反应的速率常数对温度越敏感。（注意：对于非基元反应来说，其对应的活化能为表观活化能，即几个基元反应活化能的线性组合，它是可以为负的，比如一些自由基聚合反应，表观活化能越负，总反应的速率常数对温度的变化也越敏感）

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展开全部温度升高,活化分子增多.反应速率加快.但活化能是不变的.要想改变活化能,就必须加入催化剂.
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