化学平衡
范特霍夫方程(van 't Hoff equation)
/ vant-HOF /
假设你在好几个温度下测量某反应的平衡常数,发现它在漂移——对一个反应来说越热越大,对另一个反应来说越热越小。这漂移背后有规律吗?范特霍夫方程正是这条规律。它把平衡常数随温度变化的快慢,与反应的一个单一性质联系起来:它的焓变,也就是它放出或吸收的热。
该方程指出:K 的自然对数随温度的变化率,正比于反应焓 ΔH 除以温度的平方(再除以气体常数)。一个好用的推论是它的直线形式:以 ln K 对绝对温度的倒数(1 比 T)作图,得到一条直线,其斜率为 −ΔH/R。于是从几次测量,你就能读出反应的焓,并预测新温度下的 K。
它为何重要:它把勒夏特列温度规则的定性版本变成定量的。对放热反应(ΔH 为负),温度升高时 K 下降;对吸热反应(ΔH 为正),K 上升。诚实的提醒是:这个简单形式假定 ΔH 在该温度范围内大致不变,而这只是近似成立;并且它关心的是常数 K,而不是反应的速度。
在 300 K、350 K 和 400 K 测量某吸热反应的 K,然后以 ln K 对 1/T 作图。这些点落在一条向下倾斜的直线上;把斜率乘以 −R,你就还原出正的反应焓 ΔH——全程都用不上量热计。
ln K 对 1/T 的斜率给出 −ΔH/R。
不要把范特霍夫方程(K 如何随温度变化)与阿伦尼乌斯方程(速率常数如何随温度变化)混淆。它们外形相似、都给出直线,但一个讲平衡,另一个讲速度。
又称
另见