معلومات

تعريف طاقة التنشيط في الكيمياء

تعريف طاقة التنشيط في الكيمياء

طاقة التنشيط هي الحد الأدنى من الطاقة اللازمة لبدء التفاعل. إنه ارتفاع حاجز الطاقة المحتمل بين الحد الأدنى للطاقة المحتملة من المواد المتفاعلة والمنتجات. يشار إلى الطاقة التنشيط بواسطة Eا وعادة ما تحتوي على وحدات من الكيلوجول لكل مول (kJ / mol) أو سعر حراري لكل مول (kcal / mol). تم تقديم مصطلح "طاقة التنشيط" من قِبل العالم السويدي Svante Arrhenius في عام 1889. تربط معادلة Arrhenius طاقة التنشيط بالمعدل الذي يبدأ به التفاعل الكيميائي:

ك = Ae-Ea / (RT)

حيث k هي معامل معدل التفاعل ، A هو عامل التردد للتفاعل ، e هو الرقم غير المنطقي (يساوي تقريباً 2.718) ، Eا هي طاقة التنشيط ، R هو ثابت الغاز العالمي ، و T هي درجة الحرارة المطلقة (كلفن).

من معادلة أرينيوس ، يمكن ملاحظة أن معدل التفاعل يتغير وفقًا لدرجة الحرارة. وهذا يعني عادةً أن التفاعل الكيميائي يستمر بسرعة أكبر عند درجة حرارة أعلى. ومع ذلك ، هناك حالات قليلة من "طاقة التنشيط السلبية" ، حيث ينخفض ​​معدل التفاعل مع درجة الحرارة.

لماذا تحتاج طاقة التنشيط؟

إذا قمت بخلط مادتين كيميائيتين ، فإن عددًا صغيرًا فقط من التصادمات سيحدث بشكل طبيعي بين الجزيئات المتفاعلة لتصنيع المنتجات. هذا صحيح بشكل خاص إذا كانت الجزيئات لديها طاقة حركية منخفضة. لذلك ، قبل أن يتم تحويل جزء كبير من المواد المتفاعلة إلى منتجات ، يجب التغلب على الطاقة المجانية للنظام. تعطي طاقة التنشيط رد الفعل الذي يلزمه دفع إضافي إضافي للاستمرار. حتى ردود الفعل الطاردة للحرارة تتطلب طاقة التنشيط للبدء. على سبيل المثال ، لن يبدأ كومة الخشب في الاحتراق من تلقاء نفسها. يمكن أن توفر مباراة مضاءة طاقة التنشيط لبدء الاحتراق. بمجرد بدء التفاعل الكيميائي ، توفر الحرارة المنبعثة من التفاعل طاقة التنشيط لتحويل المزيد من المواد المتفاعلة إلى منتج.

في بعض الأحيان يستمر التفاعل الكيميائي دون إضافة أي طاقة إضافية. في هذه الحالة ، يتم عادة توفير طاقة تنشيط التفاعل عن طريق الحرارة من درجة الحرارة المحيطة. تزيد الحرارة من حركة الجزيئات المتفاعلة ، مما يحسن احتمالات تصادمها مع بعضها البعض ويزيد من قوة التصادم. تركيبة يجعل من الأرجح الروابط بين المتفاعلة سوف تنكسر ، مما يسمح لتشكيل المنتجات.

المحفزات وطاقة التنشيط

تسمى المادة التي تخفض طاقة تنشيط التفاعل الكيميائي بالمحفز. في الأساس ، يعمل المحفز عن طريق تعديل الحالة الانتقالية للتفاعل. لا يستهلك التفاعل الكيميائي المحفزات ولا يغير ثابت توازن التفاعل.

العلاقة بين طاقة التنشيط و Gibbs Energy

طاقة التنشيط هي مصطلح في معادلة أرينيوس المستخدمة لحساب الطاقة اللازمة للتغلب على حالة الانتقال من المواد المتفاعلة إلى المنتجات. معادلة Eyring هي علاقة أخرى تصف معدل التفاعل ، باستثناء أنه بدلاً من استخدام طاقة التنشيط ، فإنها تشمل طاقة جيبس ​​في حالة الانتقال. طاقة جيبس ​​لعوامل الحالة الانتقالية في كل من المحتوى الحراري والنتروب في التفاعل. ترتبط طاقة التنشيط وطاقة Gibbs ، ولكنها غير قابلة للتبادل.


شاهد الفيديو: طاقة التنشيط (شهر اكتوبر 2021).

Video, Sitemap-Video, Sitemap-Videos