Kalkulator Persamaan Arrhenius

Agar suatu reaksi dapat terjadi, molekul-molekul yang bertumbukan memerlukan energi kinetik yang cukup untuk memutus ikatan yang ada dan membentuk ikatan baru — ambang batas energi ini adalah energi aktivasi, Ea. Pada suhu tertentu, energi kinetik molekul mengikuti suatu distribusi (distribusi Maxwell – Boltzmann), dan hanya sebagian kecil molekul dengan energi di atas Ea yang dapat bereaksi pada tumbukan. Suku eksponensial e^(−Ea/RT) dalam persamaan Arrhenius persis dengan pecahan tersebut. Karena hubungannya bersifat eksponensial dan bukan linier, peningkatan suhu yang sedikit pun dapat meningkatkan fraksi molekul yang cukup energik secara drastis, itulah sebabnya laju reaksi sangat sensitif terhadap suhu — sering kali digambarkan sebagai "bertambah dua kali lipat setiap 10 °C", meskipun faktor pengali sebenarnya bergantung pada Ea dan kisaran suhu.

Faktor pra-eksponensial A mewakili konstanta laju teoretis jika setiap tumbukan berhasil — tidak ada penghalang energi sama sekali. Ini menjelaskan seberapa sering molekul bertabrakan dan fraksi tumbukan tersebut dengan orientasi reaksi yang benar (terkadang diformalkan sebagai faktor sterik dalam teori tumbukan). A diperlakukan sebagai konstan pada rentang suhu sederhana dalam model Arrhenius sederhana, itulah sebabnya persamaan tersebut dapat disusun ulang untuk menyelesaikan k, A, Ea, atau T hanya dari tiga besaran yang diketahui, persis seperti yang dilakukan pada tab Konstanta Laju di atas.

Di laboratorium, A jarang diketahui secara langsung, namun Ea dapat ditemukan tanpa A. Jika konstanta laju diukur pada dua suhu yang berbeda, ambil log natural persamaan Arrhenius di setiap titik dan pengurangan akan menghilangkan A seluruhnya, sehingga menghasilkan ln(k₂/k₁) = −Ea/R·(1/T₂ − 1/T₁). Metode dua titik ini adalah cara praktis untuk menentukan sebagian besar energi aktivasi — plot ln(k) terhadap 1/T untuk beberapa suhu dan kemiringan garis lurus yang dihasilkan adalah −Ea/R (plot Arrhenius). Tab Dua Suhu menerapkan versi dua titik dari gagasan yang sama, dan juga dapat dijalankan secara terbalik: dengan Ea dan satu konstanta laju, tab ini memprediksi konstanta laju pada suhu baru.

Energi aktivasi dinyatakan dalam satuan kJ/mol (atau terkadang kkal/mol) dan merupakan sifat mekanisme reaksi spesifik, bukan hanya reaktan saja — katalis bekerja dengan menyediakan jalur alternatif dengan Ea yang lebih rendah, itulah sebabnya reaksi yang dikatalisis dapat berlangsung dengan cepat bahkan pada suhu rendah. Nilai Ea yang kecil (di bawah sekitar 40 kJ/mol) menggambarkan reaksi yang cepat dan relatif tidak sensitif terhadap suhu; nilai yang besar (beberapa ratus kJ/mol) menggambarkan reaksi yang lambat pada suhu kamar tetapi meningkat tajam pada pemanasan. Tab Energi Aktivasi khusus dibuat untuk menjawab pertanyaan paling umum di dunia nyata — mengingat konstanta laju terukur pada suhu yang diketahui, hambatan energi apa yang tersirat di dalamnya?

Persamaan dasar Arrhenius mengasumsikan A dan Ea tidak bergantung pada suhu, yang merupakan perkiraan yang baik pada rentang suhu yang sempit namun dapat dipecah menjadi rentang suhu yang lebih luas — perlakuan lebih lanjut (seperti persamaan Arrhenius yang dimodifikasi, k = A·Tⁿ·e^(−Ea/RT)) menambahkan prefaktor yang bergantung pada suhu untuk mengoreksi hal ini. Persamaan tersebut juga menjelaskan langkah reaksi elementer yang diidealkan; untuk mekanisme multi-langkah, "energi aktivasi" yang diukur benar-benar merupakan nilai gabungan yang efektif. Terlepas dari penyederhanaan ini, persamaan Arrhenius tetap menjadi salah satu hubungan yang paling berguna dan diterapkan secara luas dalam bidang kimia, ilmu pangan (pemodelan umur simpan), farmakologi, dan teknik material.