Aktivációs energia
A legtöbb kémiai reakció sebességét növeli. Így gyakorlatilag lehetetlen a vizet egyszerű anyagokból 20 ° C-on szintetizálni, a reakció ezen a hőmérsékleten olyan alacsony. De 500 ° C-on ez a reakció 50 perc alatt megy végbe, és 700 ° C-on a folyamat majdnem azonnali.
Miért okoz a fűtés a kémiai átalakítások ilyen jelentős felgyorsulását? A kérdés megválaszolásához emlékeznünk kell arra, hogy mi a kémiai reakció lényege. A kémiai átalakulás akkor fordul elő, ha a felmerülő körülmények az összeolvadó részecskék elektronsűrűségének újraelosztására vonatkoznak. Ez a folyamat időt és energiát igényel. Nincsenek azonnali folyamatok a természetben. A reakciórendszert három egymást követő állapot jellemezheti:
[kezdeti] ® [átmeneti] ® [végleges]
A gáz halmazállapotú A2 és B2 reakciója
tudod írni az államok:
kezdeti átmenet végleges
(kezdeti (aktivált (termékek
reagensek) komplex) reakciók)
A rendszer átmeneti állapota megfelel az úgynevezett aktivált komplex (A2 B2) kialakulásának. Ebben a bonyolult bekövetkezik REDISTRIBUTE ?? ix elektronsűrűség atomok között: Communications AB kezd kialakulni egyidejűleg a zavar a kötvények A - A és B - B. A aktivált komplex, mintha egyesített ?? enes''polurazrushennye „” molekula A2 és B2 and''poluobrazovavshiesya „” AB molekulát. Az aktivált komplex nagyon rövid ideig tart (10-13 s-os sorrendben). Bomlása AB vagy A2 és B2 molekulák kialakulásához vezet.
Az aktivált komplex kialakulása energiaköltséget igényel. Az aktivált komplex kialakulásának valószínűsége a két molekula ütközésében és a reakció lejátszódásánál az ütköző részecskék energiájától függ. Csak azok a molekulák reagálnak, amelyek energiája elegendő ehhez. Az ilyen molekulákat aktívnak nevezik. Az anyagoknak az aktivált komplex állapotába való átmenetéhez szükséges energiát aktivációs energia (Ea) -nek nevezzük.
A reakciórendszerben bekövetkező energiaváltozások egy rendszerben ábrázolhatók. Itt az abszciszi tengely jellemzi a reakció menetét:
[kezdeti állapot] ® [tranziens állapot] ® [végső állapot].
Az ordinátum képviseli a rendszer potenciális energiáját. A kezdeti állapot az SN kezdete. terminális SN con. A rendszer kezdeti és végállapota közötti energia különbség megegyezik a reakció termikus hatásával DH:
Az aktivált komplex energiája magasabb, mint a rendszer kezdeti és végső állapotának energiája. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, az aktiváló energia egyfajta energiahatár, amely elválasztja a kiindulási anyagokat a reakciótermékektől.
A fordított reakció az AB konverziója a gáz halmazállapotú A2 és B2 formává. természetesen az A2 B2 aktivált komplex képződésén is keresztülmegy. De ebben az esetben az aktivációs energia értéke eltér az AB szintézisétől.
A molekulák aktiválásakor felhasznált energiát a reakciótermékek kialakulásakor teljesen vagy részben felszabadítják. Abban az esetben, ha több energiát szabadít fel az aktivált komplex bomlásában, mint ami nagyon fontos a molekulák aktiválásához, akkor a reakció exoterm, különben endoterm.
Így a reakciósebesség közvetlenül függ azoktól a molekulák számától, amelyek elegendő energiával rendelkeznek ahhoz, hogy egy aktivált komplexet képezzenek, és ezért képesek kémiai transzformációra. Minél aktívabb molekulák a rendszerben, annál gyorsabb a reakciósebesség. Az aktív molekulák számának növelése egyik módja a fűtés.
Szabály jön létre: minden 10 0 ° -on nő a hőmérséklet, és a reakciósebesség körülbelül 2-4-szer nő (a Van't-Goff-szabály).
Vt + Dt / Vt = g D t / 10 A hőmérséklet-együttható a 2-4 tartományban van.
Az energiahatárok korlátozzák a reakciók menetét. Ennek következtében számos, elvileg lehetséges reakció késik, vagy gyakorlatilag nem folyik. Tehát a fa, a papír, a szén, az olaj, a különböző szövetek képesek oxidálni és égni a levegőben. Az ok, amiért normál körülmények között (alacsony hőmérsékleten) nem világítanak magukon, a megfelelő reakciók jelentős aktivációs energiája.
Az aktiválási energia mellett a kémiai reakció egyik fontos feltétele a molekulák orientációja az ütközés pillanatában. Nem nehéz megérteni, hogy az A2 komplexben az elektronsűrűség újraelosztása. B2 a legkedvezőbb feltétel az, amikor az A2 és B2 molekulák az ütközés irányába mutatnak, amint az az 1a. Ábrán látható, míg az 1b ábrán látható orientáció esetében a valószínűség sokkal kisebb. Az 1c. Ábrán bemutatott molekulák orientációjával még kisebb lesz.