Енергията на активиране е количеството енергия, което трябва да бъде доставено, за да протече химическата реакция. Примерът по-долу показва как се определя енергията на активиране на реакцията от константи на скоростта на реакция при различни температури.
Проблем с енергията при активиране
Наблюдава се реакция от втори ред. Най- скорост на реакцията константа при три градуса по Целзий е 8.9 x 10-3 L / mol и 7.1 x 10-2 L / mol при 35 градуса по Целзий. Каква е енергията на активиране на тази реакция?
Решение
Най- енергия за активиране може да се определи с помощта на уравнението:
ln (k2/ к1) = Еа/ R x (1 / T1 - 1 / Т2)
където
Eа = енергията на активиране на реакцията в J / mol
R = константата на идеалния газ = 8,3145 J / K · мол
T1 и Т2 = абсолютни температури (в Келвин)
к1 и к2 = константи на скоростта на реакцията при T1 и Т2
Етап 1: Конвертирайте температури от градуси Целзий в Келвин
Т = градуси по Целзий + 273.15
T1 = 3 + 273.15
T1 = 276,15 К
T2 = 35 + 273.15
T2 = 308,15 Келвин
Стъпка 2 - Намерете Е
аln (k2/ к1) = Еа/ R x (1 / T1 - 1 / Т2)
ln (7.1 x 10-2/8,9 х 10-3) = Еа/8.3145 J / K · мол x (1 / 276.15 K - 1 / 308.15 K)
ln (7.98) = Eа/8.3145 J / K · mol x 3.76 x 10-4 K-1
2.077 = Еа(4,52 x 10-5 мол / J)
Eа = 4,59 х 104 J / мол
или в kJ / mol, (разделено на 1000)
Eа = 45,9 kJ / mol
Отговор: Енергията на активиране за тази реакция е 4,59 х 104 J / mol или 45,9 kJ / mol.
Как да използвате графика за намиране на енергия за активиране
Друг начин за изчисляване на енергията на активиране на реакцията е да се графира ln k (константата на скоростта) срещу 1 / T (обратната на температурата в Келвин). Графикът ще образува права линия, изразена от уравнението:
m = - Eа/ R
където m е наклонът на линията, Ea е енергията на активиране, а R е идеалната константа на газ от 8,314 J / mol-K. Ако сте направили измервания на температурата в Целзий или Фаренхайт, не забравяйте да ги преобразувате в Келвин, преди да изчислите 1 / T и да начертаете графиката.
Ако трябва да направите график на енергията на реакцията спрямо координатата на реакцията, разликата между енергията на реагенти и продуктите биха били ΔH, докато излишната енергия (частта на кривата над тази на продуктите) би била активирането енергия.
Имайте предвид, докато повечето скорости на реакция се увеличават с температурата, има някои случаи, когато скоростта на реакцията намалява с температурата. Тези реакции имат отрицателна енергия за активиране. Така че, докато трябва да очаквате, че енергията за активиране е положително число, имайте предвид, че е възможно и тя да бъде отрицателна.
Кой откри енергията на активиране?
Шведски учен Сванте Аррениус през 1880 г. предложи терминът "енергия за активиране", за да определи минималната енергия, необходима за взаимодействие и образуване на продукти от химически реагенти. На диаграма енергията на активиране се схваща като височината на енергийна бариера между две минимални точки от потенциалната енергия. Минималните точки са енергиите на стабилните реагенти и продукти.
Дори екзотермичните реакции, като изгаряне на свещ, изискват влагане на енергия. В случай на изгаряне, реакция започва запалена клечка или силна топлина. Оттам топлината, отделяна от реакцията, доставя енергия, за да се самоиздържа.