Правило Вант-Гоффа

Повышение температуры приводит к значительному росту скорости подавляющего большинства химических реакций. Зависимость скорости реакции от температуры выражается правилом Вант-Гоффа и уравнением Аррениуса.

В 1884 г. голландский химик Я.Вант-Гофф установил, что при повышении температуры в системе на 10 градусов скорость химических реакций увеличивается в 2 – 4 раза. Это правило можно выразить таким математическим уравнением:

t₂-t₀

Vt₁=Vt₀γ ¹⁰

Температурный коэффициент скорости реакции γ показывает, во сколько раз возрастет скорость реакции при повышении температуры на каждые 10 ⁰ С.

Для большинства биохимических реакций температурный коэффициент изменяется в пределах 1, 5 – 3, 0. Если, например, во время заболевания человека температура тела повысилась от 36, 5 до 39, 5 ⁰ С, то это означает, что скорость биохимических процессов в организме может вырасти в 1, 13 раза.

Повышение температуры до 40 – 42 ⁰ С может повлечь денатурацию белков и дезактивацию ферментов.

На основании правила Вант-Гоффа разработан метод определения срока пригодности лекарственных средств, который называют „ методом ускоренного старения лекарственной формы”. Его суть заключается в том, что лекарственную форму (таблетки, растворы, мази, эмульсии и тому подобное) выдерживают определенное время при повышенной температуре, потом определяют массу действующего вещества, которое разложилось, и пересчитывают на стандартную температуру хранения.

Правило Вант-Гоффа выполняется только в небольшом интервале температур и имеет эмпирический характер.

Энергия активации

Существенное влияние температуры на скорость химических реакций на первый взгляд объясняется просто, ведь при нагревании увеличивается скорость движения молекул, что приводит к росту числа их столкновений и взаимодействий. Однако детальный анализ этих факторов указывает на некоторое несоответствие между ними.

Это несоответствие впервые объяснил шведский ученый С.Аррениус. Он доказал, что к элементарному акту взаимодействия приводит столкновение не всех, а только активных молекул. В химическое взаимодействие вступают только молекулы с достаточно высоким уровнем кинетической энергии, которые называют активными, или реакционноспособнымии. Чтобы молекулы смогли провзаимодействовать между собой, они должны обладать определенным избытком энергии по сравнению с ее средним значением.

Минимальную энергию, которую должны иметь молекулы, чтобы их столкновение привело к элементарному акту взаимодействия, называют энергией активации.

Величина энергии активации зависит от природы реагирующих веществ.