Aktiveringsenergi

I kjemi er aktiveringsenergien ( ) minimumsenergien som et system trenger før det kan starte en bestemt prosess . $E_{\mathrm {a} }$

Historie

Svante August Arrhenius introduserte begrepet aktiveringsenergi i 1889.

Introduksjon

Aktiveringsenergi brukes ofte for å angi minimumsenergien som kreves for at en gitt kjemisk reaksjon skal skje . For at en reaksjon skal skje mellom to molekyler, må de kollidere i riktig orientering og ha en minimumsmengde energi. Når molekylene nærmer seg hverandre, frastøter elektronskyene hverandre hverandre. For å overvinne dette kreves energi ( aktiveringsenergi ), som kommer fra den termiske energien til systemet, det vil si summen av translasjons-, vibrasjons- og rotasjonsenergien til hvert molekyl. Hvis energien er tilstrekkelig, overvinnes frastøtningen og molekylene kommer nær nok til at en omorganisering av bindingene deres kan skje .

Studiet av reaksjonshastigheter kalles kjemisk kinetikk .

Et spesielt eksempel er det som oppstår ved forbrenning av et stoff. Av seg selv produserer ikke drivstoffet og forbrenningsmidlet brann, en første tilførsel av energi er nødvendig for å starte forbrenningen , som deretter er selvopprettholdende. Tilførselen av en liten mengde varme kan være nok til å utløse forbrenning , der varmeenergien som tilføres spiller rollen som aktiveringsenergi , og av denne grunn kalles aktiveringsenergien noen ganger aktiveringsentalpien .

Empiriske aktiveringsenergier er i området 0 til 80 kcal/mol (330 kJ/mol) for de fleste elementære kjemiske reaksjoner. De er vanligvis mindre for bimolekylære reaksjoner enn for monomolekylære. [ 1 ]

Når aktiveringsenergien er null, er hastighetskonstanten i det vesentlige uavhengig av temperaturen.

Symbologi

symbologi

Symbol	Navn	Enhet
$E_{\mathrm {a} }$	Aktiveringsenergi	J/kg
$s$	konstant trykk	Pa
$R$	ideell gasskonstant	J / (kgK)
$T$	absolutt temperatur	K
$k$	reaksjonskonstant

Beskrivelse

Arrhenius -ligningen gir et kvantitativt uttrykk for forholdet mellom aktiveringsenergien og hastigheten reaksjonen skjer med.

Ved konstant trykk bestemmes aktiveringsenergien av følgende ligning: [ 2 ]

$E_{\mathrm {a} }=R\ T^{2}\left({\frac {\partial \ln k}{\partial T}}\right)_{p}$

I henhold til opprinnelsen er dette første bidraget av energi klassifisert som:

kjemisk: Eksoterm kjemisk energi avgir varme, som kan brukes som antennelseskilde.
elektrisk: Passasjen av en elektrisk strøm eller en gnist produserer varme.
kjernefysisk: Kjernefysisk fusjon og fisjon produserer varme.
mekanisk: Ved kompresjon eller friksjon kan den mekaniske kraften til to legemer produsere varme.

Følgende grafiske representasjoner viser forskjeller om hvordan tilstedeværelsen av en katalysator (for eksempel et enzym i en biologisk prosess) reduserer aktiveringsenergien på grunn av dens komplementaritet og derfor forårsaker en reduksjon i tiden det tar for produktet å danne, eller ja, hastigheten opp.

Referanser

↑ Levine I. .N. (2002). "17". Fysikokjemi vol 2 . McGraw Hill.
↑ Müller, Paul (1994). "Ordliste eller begreper brukt i fysisk organisk kjemi" . IUPAC-anbefalinger 1994 66 (5): 1112.

Wikimedia Commons er vert for en mediekategori om aktiveringsenergi .