化學平衡
範特霍夫方程(van 't Hoff equation)
/ vant-HOF /
假設你在好幾個溫度下測量某反應的平衡常數,發現它在漂移——對一個反應來說越熱越大,對另一個反應來說越熱越小。這漂移背後有規律嗎?範特霍夫方程正是這條規律。它把平衡常數隨溫度變化的快慢,與反應的一個單一性質聯繫起來:它的焓變,也就是它放出或吸收的熱。
該方程指出:K 的自然對數隨溫度的變化率,正比於反應焓 ΔH 除以溫度的平方(再除以氣體常數)。一個好用的推論是它的直線形式:以 ln K 對絕對溫度的倒數(1 比 T)作圖,得到一條直線,其斜率為 −ΔH/R。於是從幾次測量,你就能讀出反應的焓,並預測新溫度下的 K。
它為何重要:它把勒夏特列溫度規則的定性版本變成定量的。對放熱反應(ΔH 為負),溫度升高時 K 下降;對吸熱反應(ΔH 為正),K 上升。誠實的提醒是:這個簡單形式假定 ΔH 在該溫度範圍內大致不變,而這只是近似成立;並且它關心的是常數 K,而不是反應的速度。
在 300 K、350 K 和 400 K 測量某吸熱反應的 K,然後以 ln K 對 1/T 作圖。這些點落在一條向下傾斜的直線上;把斜率乘以 −R,你就還原出正的反應焓 ΔH——全程都用不上量熱計。
ln K 對 1/T 的斜率給出 −ΔH/R。
不要把範特霍夫方程(K 如何隨溫度變化)與阿倫尼烏斯方程(速率常數如何隨溫度變化)混淆。它們外形相似、都給出直線,但一個講平衡,另一個講速度。
又稱
另見