Aktivacijska energija je količina energije, ki jo je treba oskrbeti, da se kemijska reakcija nadaljuje. Spodnji primer prikazuje, kako določiti aktivacijsko energijo reakcije iz konstante hitrosti reakcije pri različnih temperaturah.
Težava z energijo aktivacije
Opažena je bila reakcija drugega reda. The hitrost reakcije konstantna pri treh stopinjah Celzija je bila 8,9 x 10-3 L / mol in 7,1 x 10-2 L / mol pri 35 stopinjah Celzija. Kakšna je energija aktivacije te reakcije?
Rešitev
The aktivacijska energija lahko določimo z enačbo:
ln (k2/ k1) = Ea/ R x (1 / T)1 - 1 / T2)
kje
Ea = energija aktivacije reakcije v J / mol
R = konstanta idealnega plina = 8,3145 J / K · mol
T1 in T2 = absolutne temperature (v Kelvinih)
k1 in k2 = konstante hitrosti reakcije pri T1 in T2
Korak 1: Pretvorite temperature iz stopinj Celzija v Kelvin
T = stopinja Celzija + 273,15
T1 = 3 + 273.15
T1 = 276,15 K
T2 = 35 + 273.15
T2 = 308,15 Kelvina
2. korak - Poišči Ea
ln (k2/ k1) = Ea/ R x (1 / T)1 - 1 / T2)
ln (7,1 x 10)-2/8,9 x 10
ln (7,98) = Ea/8.3145 J / K · mol x 3.76 x 10-4 K-1
2.077 = Ea(4,52 x 10-5 mol / J)
Ea = 4,59 x 104 J / mol
ali v kJ / mol, (deljeno s 1000)
Ea = 45,9 kJ / mol
Odgovor: Aktivacijska energija za to reakcijo je 4,59 x 104 J / mol ali 45,9 kJ / mol.
Kako uporabiti graf za iskanje aktivacijske energije
Drug način za izračun aktivacijske energije reakcije je graf ln k (konstantna hitrost) proti 1 / T (obratna temperatura v Kelvinu). Skica tvori ravno črto, izraženo z enačbo:
m = - Ea/ R
kjer je m naklon črte, Ea je aktivacijska energija in R je idealna plinska konstanta 8.314 J / mol-K. Če ste merili temperaturo v Celziju ali Fahrenheitu, ne pozabite, da jih pretvorite v Kelvin, preden izračunate 1 / T in narišete graf.
Če bi naredili načrt energije reakcije in reakcijske koordinate, je razlika med energijo reakcije reaktanti in produkti bi bili ΔH, odvečna energija (del krivulje nad tisto v izdelkih) pa bi bila aktivacija energija.
Medtem ko se večina reakcijskih hitrosti s temperaturo poveča, obstajajo nekateri primeri, ko se hitrost reakcije s temperaturo zmanjšuje. Te reakcije imajo negativno aktivacijsko energijo. Medtem ko bi morali pričakovati, da bo energija aktivacije pozitivna številka, se zavedajte, da je možna tudi negativna energija.
Kdo je odkril aktivacijsko energijo?
Švedski znanstvenik Svante Arrhenius je leta 1880 predlagal izraz "aktivacijska energija", da bi opredelil minimalno energijo, ki je potrebna za interakcijo in oblikovanje produktov s kemičnimi reaktanti. V diagramu je aktivacijska energija zajeta kot višina energetske ovire med dvema minimalnima točkama potencialne energije. Najmanjše točke so energije stabilnih reaktantov in produktov.
Celo eksotermične reakcije, na primer prižiganje sveče, zahtevajo vnos energije. V primeru izgorevanja reakcija sproži prižgano vžigalico ali izjemno vročino. Od tam naprej toplota, ki je nastala iz reakcije, oskrbuje z energijo, da postane samooskrbna.