Chemia aktywacji energii (Ea) Definicja

click fraud protection

Energia aktywacji to minimalna ilość energia wymagane do zainicjowania a odczyn. Jest to wysokość potencjalnej bariery energetycznej między minimami energii potencjalnej reagentów i produktów. Energia aktywacji jest oznaczona przez E.za i zazwyczaj ma jednostki kilodżuli na mol (kJ / mol) lub kilokalorii na mol (kcal / mol). Termin „energia aktywacji” został wprowadzony przez szwedzkiego naukowca Svante Arrheniusa w 1889 roku. Równanie Arrheniusa wiąże energię aktywacji z oceniać w którym zachodzi reakcja chemiczna:

k = Ae-Ea / (RT)

gdzie k jest współczynnikiem szybkości reakcji, A jest współczynnikiem częstotliwości reakcji, e jest liczbą nieracjonalną (w przybliżeniu równą 2,718), Eza jest energią aktywacji, R jest uniwersalną stałą gazu, a T jest temperaturą absolutną (Kelvin).

Z równania Arrheniusa widać, że szybkość reakcji zmienia się w zależności od temperatury. Zwykle oznacza to, że reakcja chemiczna przebiega szybciej w wyższej temperaturze. Istnieje jednak kilka przypadków „ujemnej energii aktywacji”, w których szybkość reakcji maleje wraz z temperaturą.

instagram viewer

Dlaczego potrzebna jest energia aktywacji?

Jeśli zmieszacie ze sobą dwie substancje chemiczne, naturalnie dojdzie do niewielkiej liczby kolizji między cząsteczkami reagentów w celu wytworzenia produktów. Jest to szczególnie prawdziwe, jeśli cząsteczki mają niska energia kinetyczna. Tak więc, zanim znaczna część reagentów może zostać przekształcona w produkty, należy pokonać swobodną energię układu. Energia aktywacji daje reakcję, której potrzeba niewiele więcej do uruchomienia. Parzysty reakcje egzotermiczne wymagają energii aktywacji, aby rozpocząć. Na przykład stos drewna sam nie zacznie się palić. Zapalona zapałka może zapewnić energię aktywacji do rozpoczęcia spalania. Po rozpoczęciu reakcji chemicznej ciepło uwalniane przez reakcję zapewnia energię aktywacji do przekształcenia większej ilości reagenta w produkt.

Czasami reakcja chemiczna przebiega bez dodawania dodatkowej energii. W tym przypadku energia aktywacji reakcji jest zwykle dostarczana przez ciepło z temperatury otoczenia. Ciepło zwiększa ruch cząsteczek reagentów, zwiększając ich szanse na zderzenie i zwiększając siłę zderzeń. Kombinacja sprawia, że ​​bardziej prawdopodobne jest zerwanie wiązań między reagentem, co pozwala na tworzenie produktów.

Katalizatory i energia aktywacji

Substancja, która obniża energię aktywacji reakcji chemicznej, nazywa się a katalizator. Zasadniczo katalizator działa poprzez modyfikację stanu przejściowego reakcji. Katalizatory nie są zużywane przez reakcję chemiczną i nie zmieniają stałej równowagi reakcji.

Związek energii aktywacji z energią Gibbsa

Energia aktywacji jest terminem w równaniu Arrheniusa stosowanym do obliczania energii potrzebnej do pokonania stanu przejściowego od reagentów do produktów. Równanie Eyringa to kolejna relacja opisująca szybkość reakcji, z tym wyjątkiem, że zamiast używać energii aktywacji, obejmuje energię Gibbsa w stanie przejściowym. Energia Gibbsa stanu przejściowego wpływa zarówno na entalpię, jak i entropię reakcji. Energia aktywacji i energia Gibbsa są powiązane, ale nie wymienne.

instagram story viewer