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adf:arrheniuseq

化学反应速率相关公式

一,实验角度:Arrhenius公式

  • k,反应速率常数(frequency of collisions resulting in a reaction)
  • T,绝对温度,单位K
  • A,指前因子,单位与k相同,衡量碰撞频率的一个因子,因此也称为“频率因子”
  • $E_a$,(考虑零点能修正的)活化能
  • R = 8.31446261815324 $J⋅K^{−1}⋅mol^{−1}$

二,计算角度:过渡态理论与简正频率得到反应速率常数

周期性体系的情况下,或者大体系计算下,局部自由能无法直接得到的情况下,可以采用如下公式,根据振动模式、频率计算: 其中,

  • $k_b$,玻尔兹曼常数,$k_b$ = 1.380649 × 10$^{-23}$ J/K
  • T,绝对温度,单位K
  • h,普朗克常数,h = 6.62607015×10$^{-34}$ J·s
  • $E_a$,考虑零点能修正的活化能
  • q$_{TS,vib}$,过渡态结构的振动分配函数
  • q$_{IS,vib}$,起始结构的振动分配函数。注意:
    • 有的人搞不懂,反应物是两个分子,频率是谁的频率?这是由于没有搞懂何为第一性原理!第一性原理里面,薛定谔方程也好,Kohn-Sham方程也好,有键的定义吗?没有。它只关心原子的坐标,以及电子的个数。至于你这个体系是几个分子,它毫不关心。看起来几个分子,那是人为掺入的认知!是否成键,也是人为的认知与定义!成键与否,不是第一性(原理)的概念。
    • 过渡态结构有多少原子,多少电子,那么Initial State就一样多原子、电子,因为相同的粒子,能量才有可比性。
    • 如果是大体系计算,只计算某一部分原子,则确保过渡态与起始态一致。

分配函数计算公式:

  • i,振动模式
  • γ$_i$,模式i的振动频率,单位赫兹(即 s-1

例如文献:

  • The surface phase structure evolution of the fcc MoC (001) surface in a steam reforming atmosphere: systematic kinetic and thermodynamic investigations, Catal. Sci. Technol., 2022, 12, 1130–1143, DOI: 10.1039/d1cy01554k (方程1)

如果是小分子反应,从而可以很方便得到整体自由能,且整体自由能能够很好描述反应,则可以采用:

其中$ΔG_{TS}^Φ$为过渡态的自由能减去反应物自由能。

三,振动分配函数得到熵

其中

  • Θ$_{γ,K}$即以温度K为单位的振动频率
  • γ为振动模式
adf/arrheniuseq.txt · 最后更改: 2023/10/19 22:58 由 liu.jun

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