Aktivizācijas enerģija ir enerģijas daudzums, kas jāpiegādā, lai noritētu ķīmiskā reakcija. Zemāk redzamā problēma parāda, kā noteikt reakcijas aktivizācijas enerģiju no reakcijas ātruma konstantes dažādās temperatūrās.
Aktivizācijas enerģijas problēma
Tika novērota otrās kārtas reakcija. reakcijas ātrums konstante trīs grādos pēc Celsija tika atzīta par 8,9 x 10-3 L / mol un 7,1 x 10-2 L / mol pie 35 grādiem pēc Celsija. Kāda ir šīs reakcijas aktivizācijas enerģija?
Risinājums
aktivizācijas enerģija var noteikt, izmantojot vienādojumu:
ln (k2/ k1) = Ea/ R x (1 / T1 - 1 / T2)
kur
Ea = reakcijas aktivizācijas enerģija J / mol
R = ideālā gāzes konstante = 8,3145 J / K · mol
T1 un T2 = absolūtās temperatūras (kelvinos)
k1 un k2 = reakcijas ātruma konstantes pie T1 un T2
1. darbība: Konvertēt temperatūru no grādiem pēc Celsija uz Kelvins
T = grādi pēc Celsija + 273,15
T1 = 3 + 273.15
T1 = 276,15 K
T2 = 35 + 273.15
T2 = 308,15 Kelvins
2. solis - Atrodi Ea
ln (k2/ k1) = Ea/ R x (1 / T1 - 1 / T2)
ln (7,1 x 10
ln (7,98) = Ea/ 8,3145 J / K · mol x 3,76 x 10-4 K-1
2,077 = Ea(4,52 x 10-5 mol / J)
Ea = 4,59 x 104 J / mol
vai kJ / mol, (dalīt ar 1000)
Ea = 45,9 kJ / mol
Atbilde: Šīs reakcijas aktivizācijas enerģija ir 4,59 x 104 J / mol vai 45,9 kJ / mol.
Kā izmantot diagrammu, lai atrastu aktivizācijas enerģiju
Cits veids, kā aprēķināt reakcijas aktivizācijas enerģiju, ir grafiks ln k (ātruma konstante) pret 1 / T (temperatūras apgrieztā temperatūra Kelvinā). Diagramma veidos taisnu līniju, ko izsaka vienādojums:
m = - Ea/ R
kur m ir līnijas slīpums, Ea ir aktivizācijas enerģija, un R ir ideālā gāzes konstante 8,314 J / mol-K. Ja esat veicis temperatūras mērījumus pēc Celsija vai Fārenheita, atcerieties konvertēt tos uz Kelvins pirms aprēķināt 1 / T un grafiku.
Ja jūs sastādītu diagrammu par reakcijas enerģiju un reakcijas koordinātu, tad starpība starp reaģenti un produkti būtu ΔH, savukārt aktivizēšanās būtu enerģijas pārpalikums (līknes daļa virs izstrādājuma). enerģija.
Paturiet prātā, lai gan lielākā daļa reakcijas ātrumu palielinās līdz ar temperatūru, dažos gadījumos reakcijas ātrums samazinās līdz ar temperatūru. Šīm reakcijām ir negatīva aktivizācijas enerģija. Tātad, kaut arī jums vajadzētu sagaidīt, ka aktivizācijas enerģija ir pozitīvs skaitlis, apzinieties, ka tā ir iespējama arī negatīva.
Kurš atklāja aktivizācijas enerģiju?
Zviedru zinātnieks Svante Arrhenius 1880. gadā ierosināja terminu “aktivizācijas enerģija”, lai definētu minimālo enerģiju, kas nepieciešama ķīmisko reaģentu kopumam, lai tie mijiedarbotos un veidotu produktus. Diagrammā aktivizācijas enerģija tiek attēlota kā enerģijas barjeras augstums starp diviem potenciālās enerģijas minimālajiem punktiem. Minimālie punkti ir stabilu reaģentu un produktu enerģija.
Pat eksotermiskām reakcijām, piemēram, sveces dedzināšanai, nepieciešama enerģijas ievade. Degšanas gadījumā aizdegts mačs vai ārkārtīgs karstums sāk reakciju. No turienes reakcijas laikā izdalītais siltums piegādā enerģiju, lai tā sevi uzturētu.