Енергија активације је количина енергије коју треба да обезбедимо да би се хемијска реакција одвијала. Примјер проблема показује како одредити енергију активације реакције из константа брзине реакције на различитим температурама.
Проблем са активирањем енергије
Примећена је реакција другог реда. Тхе Реакциона брзина констатовано је да је константа на три степена Целзијуса 8,9 к 10-3 Л / мол и 7.1 к 10-2 Л / мол на 35 степени Целзијуса. Колика је енергија активације ове реакције?
Решење
Тхе енергија активације може се одредити једнаџбом:
лн (к)2/ к1) = Еа/ Р к (1 / Т)1 - 1 / Т2)
где
Еа = енергија активације реакције у Ј / мол
Р = константа идеалног гаса = 8,3145 Ј / К · мол
Т1 и т2 = апсолутне температуре (у Келвинима)
к1 и к2 = константе брзине реакције на Т1 и т2
Корак 1: Претворите температуре од степени Целзијуса до Келвина
Т = степени Целзијуса + 273,15
Т1 = 3 + 273.15
Т1 = 276,15 К
Т2 = 35 + 273.15
Т2 = 308,15 Келвина
Корак 2 - Пронађи Еа
лн (к)2/ к1) = Еа/ Р к (1 / Т)1 - 1 / Т2)
лн (7,1 к 10)-2/8,9 к 10
лн (7.98) = Еа/8.3145 Ј / К · мол к 3.76 к 10-4 К-1
2.077 = Еа(4,52 к 10-5 мол / Ј)
Еа = 4,59 к 104 Ј / мол
или у кЈ / мол, (подијелити са 1000)
Еа = 45,9 кЈ / мол
Одговор: Енергија активације за ову реакцију је 4,59 к 104 Ј / мол или 45,9 кЈ / мол.
Како користити графикон за проналажење енергије активације
Други начин израчунавања енергије активације реакције је графикон лн к (константа брзине) насупрот 1 / Т (обрнуто температуре у Келвину). Заплет ће формирати равну линију изражену једначином:
м = - Еа/ Р
где је м нагиб линије, Еа је енергија активације, а Р је идеална константа гаса од 8.314 Ј / мол-К. Ако сте извршили мерења температуре у Целзијусу или Фаренхејту, сјетите се да сте их претворили у Келвин прије израчунавања 1 / Т и исцртавања графикона.
Ако бисте направили графикон енергије реакције насупрот координати реакције, разлика између енергије реакције реактанти и производи би били ΔХ, док би вишак енергије (део кривуље изнад онога у производима) био активација енергије.
Имајте на уму, док се већина стопа реакције повећава са температуром, постоје случајеви где брзина реакције опада са температуром. Ове реакције имају негативну енергију активације. Дакле, иако очекујете да енергија активације буде позитиван број, имајте на уму да је могуће и да буде негативна.
Ко је открио енергију активације?
Шведски научник Сванте Аррхениус предложио је термин „активациона енергија“ 1880. да би се дефинисала минимална енергија потребна за скуп хемијских реактаната за интеракцију и формирање производа. На дијаграму се енергија активирања приказује као висина енергетске баријере између две минималне тачке потенцијалне енергије. Минималне тачке су енергије стабилних реактаната и производа.
Чак и егзотермне реакције, попут паљења свеће, захтевају унос енергије. У случају изгарања, реакција покреће упаљену шибицу или екстремну врућину. Одатле, топлота која се развија из реакције испоручује енергију да се одржи самоодрживо.