activeringsenergie is de minimale energie om een chemische reactie te laten plaatsvinden, dat wil zeggen, het is een van de bepalende factoren voor het optreden van een reactie, samen met het gunstige contact en de botsing tussen de reactantmoleculen.
Gunstig botsingsmodel tussen de reactanten van een reactie
Wanneer er contact en botsing is tussen de reactantmoleculen, wordt een tussenverbinding gevormd (voordat het product wordt gevormd), een geactiveerd complex genoemd. Dit complex is een groepering van alle atomen van de reactanten.
Vertegenwoordiging van het geactiveerde complex
De tijd om het geactiveerde complex te vormen geeft echter aan of de ene chemische reactie sneller of langzamer zal zijn dan de andere. Zo is de gunstige botsing, in combinatie met de activeringsenergie, is bepalend voor de snelheid van de reactie.
Opgemerkt moet worden dat de activeringsenergie niet stopt totdat het geactiveerde complex is gevormd.
De meest gebruikelijke manier om de activeringsenergie en het geactiveerde complex gebruikt een grafiek, die, als een patroon, energie of enthalpie (in KJ of Kcal) weergeeft op de y-as, het reactiepad (van de reactant naar de producten) op de x-as, en een curve, zoals we kunnen zien in de volgen:
Model van een standaardgrafiek gebruikt in chemische kinetiek
In dit grafieksjabloon wordt het geactiveerde complex gegeven door het hoogste punt van de curve (punt a van de volgende grafiek), en de activeringsenergie is het volledige pad van de reactanten naar het geactiveerde complex (rode pijl aan grafisch):
De complex- en activeringsenergie op de grafiek controleren
Om de waarde van de te bepalen activeringsenergie, trek dan gewoon de energie van de reactanten af van de energie van het geactiveerde complex, zoals in de wiskundige uitdrukking hieronder:
Eten = Hcomplex geactiveerd - Hreagentia
Stel bijvoorbeeld dat er een chemische reactie plaatsvindt tussen de reagentia AB en CD, voor de vorming van de producten AD en CB, volgens de volgende grafiek:
AB + CD → AD + CB
AD en CB vorming reactiegrafiek
Als we deze grafiek analyseren, moeten we:
De energie die nodig is voor de vorming van het geactiveerde complex is 30 Kcal, omdat het de energie is die verband houdt met het hoogste punt op de curve;
DE activeringsenergie van deze reactie zou slechts 10 Kcal zijn, omdat het begint bij de reactanten met een energie van 20 Kcal en eindigt in het geactiveerde complex met een energie van 30 Kcal, zoals hieronder weergegeven:
Eten = Hcomplex geactiveerd - Hreagentia
Eten = 30 - 20
Eten = 10 Kcal
Een manier om een chemische reactie te versnellen, is, zoals we hebben gezien, het verminderen van de activeringsenergie, want hoe kleiner het is, hoe sneller het geactiveerde complex zal worden gevormd en, bijgevolg, hoe sneller het verkrijgen van de producten zal zijn.
Om de activeringsenergie te verminderen en zo de reactie te versnellen, is een alternatief het gebruik van een katalysator, dat is een chemische stof die moet worden toegevoegd aan het reactiemedium (reactie), die deelneemt aan de vorming van de geactiveerd complex, maar vormt geen stof in het product, d.w.z. het wordt aan het einde verzameld en kan worden hergebruikt.
Grafisch wordt de aanwezigheid van de katalysator opgemerkt door de toename van een tweede curve, zoals we hieronder kunnen zien:
Grafiek met de curve met een katalysator
De curve met de katalysator (in rood) heeft dus een nieuwe activeringsenergie (blauwe pijl) en een nieuwe waarde (X) energie voor het geactiveerde complex, altijd lager in verhouding tot de curve van de reactie die wordt uitgevoerd zonder de aanwezigheid van de katalysator.
Door mij Diogo Lopes Dias
Bron: Brazilië School - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-energia-ativacao.htm
