Aktivasyon enerjisi, kimyasal reaksiyonun devam edebilmesi için sağlanması gereken enerji miktarıdır. Aşağıdaki örnek problem, farklı sıcaklıklarda reaksiyon hızı sabitlerinden bir reaksiyonun aktivasyon enerjisinin nasıl belirleneceğini göstermektedir.
Aktivasyon Enerji Sorunu
İkinci dereceden bir reaksiyon gözlendi. reaksiyon hızı üç derece santigratta sabit 8.9 x 10 olarak bulunmuştur.-3 L / mol ve 7.1 x 10-2 L / mol, 35 santigrat derecede. Bu reaksiyonun aktivasyon enerjisi nedir?
Çözüm
aktivasyon enerjisi denklemi kullanılarak belirlenebilir:
ln (k2/ k1) = Ebir/ R x (1 / T1 - 1 / T2)
nerede
Ebir = J / mol cinsinden reaksiyonun aktivasyon enerjisi
R = ideal gaz sabiti = 8.3145 J / K · mol
T1 ve T2 = mutlak sıcaklıklar (Kelvin cinsinden)
k1 ve k2 = T'deki reaksiyon hızı sabitleri1 ve T2
Aşama 1: Santigrat dereceyi Kelvin cinsinden sıcaklıklara dönüştür
T = Santigrat derece + 273.15
T1 = 3 + 273.15
T1 = 276,15 K
T2 = 35 + 273.15
T2 = 308,15 Kelvin
Adım 2 - E'yi bulbir
ln (k2/ k1) = Ebir/ R x (1 / T
ln (7,1 x 10)-2/ 8,9 x 10-3) = Ebir/8.3145 J / K · mol x (1 / 276.15 K - 1 / 308.15 K)
ln (7.98) = Ebir/8.3145 J / K · mol x 3.76 x 10-4 K-1
2.077 = Ebir(4,52 x 10-5 mol / J)
Ebir = 4,59 x 104 J / mol;
veya kJ / mol cinsinden, (1000'e bölün)
Ebir = 45,9 kJ / mol
Cevap: Bu reaksiyon için aktivasyon enerjisi 4,59 x 10'dur.4 J / mol veya 45.9 kJ / mol.
Aktivasyon Enerjisini Bulmak İçin Grafik Nasıl Kullanılır
Bir reaksiyonun aktivasyon enerjisini hesaplamanın başka bir yolu, ln k (hız sabiti) ile 1 / T (Kelvin'deki sıcaklığın tersi) grafiğini çizmektir. Grafik, denklemle ifade edilen düz bir çizgi oluşturacaktır:
m = - Ebir/ R
burada m, hattın eğimi, Ea, aktivasyon enerjisidir ve R, 8.314 J / mol-K'nin ideal gaz sabitidir. Sıcaklık ölçümlerini Santigrat veya Fahrenhayt cinsinden aldıysanız, 1 / T hesaplamadan ve grafiği çizmeden önce bunları Kelvin'e dönüştürmeyi unutmayın.
Reaksiyon koordinatına karşı reaksiyon enerjisinin bir planını yapacak olsaydınız, Reaktanlar ve ürünler ΔH olurken, aşırı enerji (eğrinin ürünlerinkinin üzerindeki kısmı) aktivasyon olacaktır. enerji.
Çoğu reaksiyon hızı sıcaklıkla artarken, reaksiyon hızının sıcaklıkla azaldığı bazı durumlar olduğunu unutmayın. Bu reaksiyonlar negatif aktivasyon enerjisine sahiptir. Bu nedenle, aktivasyon enerjisinin pozitif bir sayı olmasını beklerken, bunun da negatif olabileceğini unutmayın.
Aktivasyon Enerjisini Kim Keşfetti?
İsveçli bilim adamı Svante Arrhenius bir dizi kimyasal reaktifin etkileşime girmesi ve ürün oluşturması için gereken minimum enerjiyi tanımlamak için 1880'de "aktivasyon enerjisi" terimini önerdi. Bir diyagramda, aktivasyon enerjisi, iki minimum potansiyel enerji noktası arasındaki bir enerji bariyerinin yüksekliği olarak grafiklendirilir. Minimum noktalar, kararlı reaktanların ve ürünlerin enerjileridir.
Bir mum yakmak gibi ekzotermik reaksiyonlar bile enerji girişi gerektirir. Yanma durumunda, yanan bir eşleşme veya aşırı ısı reaksiyonu başlatır. Oradan, reaksiyondan evrimleşen ısı, kendi kendini sürdürmesi için enerji sağlar.