Info

Definicija energije aktiviranja u hemiji

Definicija energije aktiviranja u hemiji

Energija aktivacije je minimalna količina energije koja je potrebna za pokretanje reakcije. To je visina barijere potencijalne energije između minimalaca energije reaktanata i proizvoda. Energija aktivacije označena je sa Ea i obično ima jedinice kilodžula po molu (kJ / mol) ili kilokalorija po molu (kcal / mol). Izraz "energija aktivacije" uveo je švedski naučnik Svante Arrhenius 1889. Arrheniusova jednadžba odnosi aktivacijsku energiju na brzinu kojom se odvija kemijska reakcija:

k = Ae-Ea / (RT)

gdje je k koeficijent brzine reakcije, A je faktor frekvencije reakcije, e iracionalni broj (približno jednak 2.718), Ea je energija aktivacije, R je univerzalna konstanta plina, a T je apsolutna temperatura (Kelvin).

Iz Arrenijeve jednadžbe vidi se da se brzina reakcije mijenja ovisno o temperaturi. Obično to znači da se hemijska reakcija brže odvija pri višoj temperaturi. Međutim, postoji nekoliko slučajeva „negativne energije aktiviranja“, gde se brzina reakcije smanjuje s temperaturom.

Zašto je potrebna energija aktivacije?

Ako pomiješate dvije kemikalije, samo mali broj sudara će se prirodno dogoditi između molekula reaktanata da bi se napravili proizvodi. Ovo je posebno tačno ako molekuli imaju malu kinetičku energiju. Dakle, prije nego što se znatan dio reaktanata može pretvoriti u proizvode, mora se svladati slobodna energija sustava. Energija aktivacije daje reakciju koja je potrebna malo dodatnog guranja da krenete. Čak i egzotermne reakcije zahtijevaju energiju aktivacije da biste započeli. Na primjer, hrpa drva neće početi sama sagorijevati. Osvijetljena šibica može osigurati energiju aktiviranja za pokretanje izgaranja. Jednom kada kemijska reakcija započne, toplina oslobođena reakcijom daje energiju aktivacije za pretvaranje više reaktanata u proizvod.

Ponekad se kemijska reakcija odvija bez dodavanja dodatne energije. U tom se slučaju energija aktivacije reakcije obično napaja toplinom iz temperature okoline. Toplina povećava gibanje molekula reaktanata, poboljšavajući njihovu vjerojatnost sudaranja i povećavajući silu sudara. Kombinacija čini vjerojatnijim da će se veze između reaktanta raspasti, što omogućava stvaranje proizvoda.

Katalizatori i energija aktivacije

Tvar koja smanjuje energiju aktivacije hemijske reakcije naziva se katalizatorom. U osnovi katalizator djeluje modificirajući prijelazno stanje reakcije. Katalizatori se ne troše hemijskom reakcijom i ne mijenjaju konstantu ravnoteže reakcije.

Odnos između aktivacijske energije i Gibbsove energije

Energija aktivacije je pojam u Arrheniusovoj jednadžbi koji se koristi za izračunavanje energije potrebne za prevladavanje stanja prijelaza iz reaktanata u proizvode. Eyringova jednadžba je još jedan odnos koji opisuje brzinu reakcije, osim što umjesto korištenja energije aktivacije, uključuje Gibbsovu energiju prijelaznog stanja. Gibbsova energija faktora prijelaznog stanja i u entalpiji i u entropiji reakcije. Energija aktivacije i Gibbsova energija su povezane, ali nisu međusobno zamijenjene.


Pogledajte video: Energetske promene pri hemijskim reakcijama i reakciona toplota - Hemija I (Septembar 2021).