Ενέργεια ενεργοποίησης είναι η ελάχιστη ενέργεια για να συμβεί μια χημική αντίδραση, δηλαδή είναι μία από τις καθοριστικοί παράγοντες για την εμφάνιση μιας αντίδρασης, μαζί με την ευνοϊκή επαφή και σύγκρουση μεταξύ των μορίων αντιδρώντος.
Ευνοϊκό μοντέλο σύγκρουσης μεταξύ των αντιδραστηρίων μιας αντίδρασης
Όταν υπάρχει επαφή και σύγκρουση μεταξύ των αντιδρώντων μορίων, σχηματίζεται μια ενδιάμεση ένωση (πριν σχηματιστεί το προϊόν), που ονομάζεται ενεργοποιημένο σύμπλοκο. Αυτό το σύμπλοκο είναι μια ομαδοποίηση όλων των ατόμων των αντιδρώντων.
Αναπαράσταση του ενεργοποιημένου συμπλέγματος
Ωστόσο, ο χρόνος σχηματισμού του ενεργοποιημένου συμπλόκου δείχνει εάν η μία χημική αντίδραση θα είναι ταχύτερη ή βραδύτερη από την άλλη. Έτσι, η ευνοϊκή σύγκρουση, σε συνδυασμό με το ενέργεια ενεργοποίησης, είναι καθοριστικής σημασίας για την ταχύτητα της αντίδρασης.
Πρέπει να σημειωθεί ότι η ενέργεια ενεργοποίησης δεν σταματά έως ότου σχηματιστεί το ενεργοποιημένο σύμπλοκο.
Ο πιο συνηθισμένος τρόπος ανάλυσης του
ενέργεια ενεργοποίησης και το ενεργοποιημένο σύμπλεγμα χρησιμοποιεί ένα γράφημα, το οποίο παρουσιάζει, ως μοτίβο, ενέργεια ή ενθαλπία (σε KJ ή Kcal) στον άξονα y, τη διαδρομή αντίδρασης (από το αντιδραστήριο στα προϊόντα) στον άξονα x και μια καμπύλη, όπως μπορούμε να δούμε στο ακολουθηστε:
Μοντέλο τυπικού γραφήματος που χρησιμοποιείται στη χημική κινητική
Σε αυτό το πρότυπο γραφήματος, το ενεργοποιημένο σύμπλεγμα δίνεται από το υψηλότερο σημείο της καμπύλης (σημείο α του επόμενου γράφημα), και η ενέργεια ενεργοποίησης είναι ολόκληρη η διαδρομή των αντιδρώντων προς το ενεργοποιημένο σύμπλεγμα (κόκκινο βέλος ενεργοποιημένο) γραφικός):
Έλεγχος του συγκροτήματος και της ενέργειας ενεργοποίησης στο γράφημα
Για να προσδιορίσετε την τιμή του ενέργεια ενεργοποίησης, τότε, απλώς αφαιρέστε την ενέργεια των αντιδραστηρίων από την ενέργεια του ενεργοποιημένου συμπλόκου, όπως στη μαθηματική έκφραση παρακάτω:
Φάτε = Hενεργοποιήθηκε το σύμπλεγμα - Χαντιδραστήρια
Ας υποθέσουμε, για παράδειγμα, ότι λαμβάνει χώρα μια χημική αντίδραση μεταξύ των αντιδραστηρίων AB και CD, για το σχηματισμό των προϊόντων AD και CB, σύμφωνα με το ακόλουθο γράφημα:
AB + CD → AD + CB
Γράφημα αντίδρασης σχηματισμού AD και CB
Αναλύοντας αυτό το γράφημα, πρέπει:
Η ενέργεια που απαιτείται για το σχηματισμό του ενεργοποιημένου συμπλόκου είναι 30 Kcal, καθώς είναι η ενέργεια που σχετίζεται με το υψηλότερο σημείο της καμπύλης.
Ο ενέργεια ενεργοποίησης αυτής της αντίδρασης θα ήταν μόνο 10 Kcal, επειδή ξεκινά από τα αντιδραστήρια που έχουν ενέργεια 20 Kcal και καταλήγει στο ενεργοποιημένο σύμπλεγμα που έχει ενέργεια 30 Kcal, όπως φαίνεται παρακάτω:
Φάτε = Hενεργοποιήθηκε το σύμπλεγμα - Χαντιδραστήρια
Φάτε = 30 - 20
Φάτε = 10 Kcal
Ένας τρόπος για να επιταχύνετε μια χημική αντίδραση, από αυτό που έχουμε δει, είναι να μειώσετε το ενέργεια ενεργοποίησης, επειδή όσο μικρότερο είναι, τόσο πιο γρήγορα θα σχηματιστεί το ενεργοποιημένο σύμπλεγμα και, κατά συνέπεια, τόσο πιο γρήγορα θα είναι η λήψη των προϊόντων.
Για να μειώσετε την ενέργεια ενεργοποίησης και έτσι να επιταχύνετε την αντίδραση, μια εναλλακτική λύση είναι να χρησιμοποιήσετε το a καταλύτης, η οποία είναι μια χημική ουσία που πρέπει να προστεθεί στο μέσο αντίδρασης (αντίδραση), το οποίο συμμετέχει στο σχηματισμό του ενεργοποιημένο σύμπλοκο, αλλά δεν σχηματίζει ουσία στο προϊόν, δηλαδή συλλέγεται στο τέλος και μπορεί να είναι επαναχρησιμοποιήθηκε.
Γραφικά, η παρουσία του καταλύτη σημειώνεται με την αύξηση μιας δεύτερης καμπύλης, όπως μπορούμε να δούμε παρακάτω:
Γράφημα που δείχνει την καμπύλη με έναν καταλύτη
Έτσι, η καμπύλη με τον καταλύτη (με κόκκινο χρώμα) έχει μια νέα ενέργεια ενεργοποίησης (μπλε βέλος) και μια νέα τιμή (Χ) ενέργειας για το ενεργοποιημένο σύμπλοκο, πάντα χαμηλότερη σε σχέση με την καμπύλη της αντίδρασης που πραγματοποιείται χωρίς την παρουσία του καταλύτη.
Από μένα. Diogo Lopes Dias
Πηγή: Σχολείο της Βραζιλίας - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-energia-ativacao.htm