Μονάδα Ενέργειας Ενεργοποίησης SI

Η ενέργεια ενεργοποίησης είναι μια έννοια της χημείας που προτάθηκε από έναν Σουηδό επιστήμονα ονόματι "Svante Arrhenius" το 1889. Η ενέργεια ενεργοποίησης είναι η μικρότερη ποσότητα ενέργειας που απαιτείται από τα χημικά αντιδρώντα για την ενεργοποίηση μιας χημικής αντίδρασης. Η ενέργεια ενεργοποίησης ορίζεται μερικές φορές ως η ελάχιστη ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για την έναρξη μιας χημικής αντίδρασης.

Χιλιάδες χημικές αντιδράσεις συμβαίνουν στο σώμα μας κάθε δευτερόλεπτο. Η ζωή απαιτεί πολλές χημικές αντιδράσεις για να λειτουργήσει. Πολλά μόρια έχουν φτάσει σε σταθερές καταστάσεις και πρέπει να διασπαστούν για να σχηματίσουν νέους δεσμούς. Από την άλλη πλευρά, το σπάσιμο και η αποκατάσταση των δεσμών χρειάζεται σημαντική ποσότητα ενέργειας, η οποία αναφέρεται ως «Ενέργεια ενεργοποίησης». Η ενέργεια ενεργοποίησης που παρέχεται είναι η ελάχιστη ποσότητα εξωτερικής ενέργειας που απαιτείται για τη μετατροπή ενός αντιδρώντος σε προϊόν.

Πριν μάθουμε για τη μονάδα ενέργειας ενεργοποίησης SI, θα εξετάσουμε τον ρυθμό αντίδρασης, ο οποίος είναι ο ρυθμός με τον οποίο τα αντιδρώντα σχηματίζουν προϊόντα λόγω μιας χημικής αντίδρασης. Παρέχει ορισμένες πληροφορίες σχετικά με το χρονικό όριο απάντησης. Για παράδειγμα, σε μια πυρκαγιά, η καύση κυτταρίνης ανταποκρίνεται εξαιρετικά γρήγορα, ολοκληρώνοντας τη διαδικασία σε λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο.

Διάφοροι Παράγοντες Επηρεάζουν την Ενεργοποίηση Πολλές χημικές αντιδράσεις, και ως εκ τούτου πολλές βιολογικές διεργασίες, δεν συμβαίνουν αυθόρμητα και απαιτούν μια αρχική εισαγωγή ενέργειας (γνωστή ως ενέργεια ενεργοποίησης) για να ξεκινήσει. Η ενέργεια ενεργοποίησης πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά την έρευνα τόσο των ενεργονικών όσο και των εξεργονικών διεργασιών. Οι εξεργονικές αντιδράσεις παρέχουν μια καθαρή απελευθέρωση ενέργειας, αν και απαιτούν μια μέτρια ποσότητα ενέργειας για να συνεχίσουν στα στάδια απελευθέρωσης ενέργειας. Η ενέργεια ενεργοποίησης (ή ελεύθερη ενέργεια ενεργοποίησης) είναι η μικρότερη ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για να συμβούν όλες οι χημικές αντιδράσεις και αντιπροσωπεύεται από το ακρωνύμιο Ea.

Πώς Λειτουργεί η Ενέργεια Ενεργοποίησης στη Χημεία;

Αρχικά, οι χημικές αντιδράσεις χρειάζονται μια ορισμένη ποσότητα ενέργειας. Η ενέργεια ενεργοποίησης είναι η ελάχιστη ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για την έναρξη μιας αντίδρασης.

Για να μιλήσουμε για την ενέργεια ενεργοποίησης, θα πρέπει πρώτα να καταλάβουμε γιατί συμβαίνει μια χημική αντίδραση.

Σχεδόν όλοι έχουν μια βασική ιδέα για το πόση θερμότητα είναι απαραίτητη για να ανάψει μια φλόγα. Γνωρίζουμε ότι ένα μόνο σπίρτο δεν θα πυροδοτούσε ένα μεγάλο ξύλο και ένα εργαλείο που εκτοξεύει φλόγα θα γινόταν υπερβολικό. Είναι επίσης κατανοητό ότι τα βρεγμένα ή χοντρά αντικείμενα χρειάζονται περισσότερη θερμότητα από τα στεγνά υλικά.

Η ενέργεια ενεργοποίησης αντιπροσωπεύεται από την ανακριβή ποσότητα ενέργειας που γνωρίζουμε ότι απαιτείται για την ανάφλεξη μιας πυρκαγιάς.

Για να λάβει χώρα οποιαδήποτε αντίδραση, οι τρέχουσες συνδέσεις πρέπει να διακοπούν και να δημιουργηθούν νέες.

Η αντίδραση θα συμβεί μόνο εάν τα δεδομένα προϊόντα έχουν αποδειχθεί πιο σταθερά από τα συγκρίσιμα αντιδρώντα. Για τη φωτιά, μετατρέπουμε τον άνθρακα σε ξύλο CO2, που υποτίθεται ότι είναι πιο σταθερό σε σύγκριση με τη μορφή άνθρακα από ξύλο. ως αποτέλεσμα, η αντίδραση συνεχίζεται και παράγει θερμότητα. Στο συγκεκριμένο παράδειγμα, η αρχική θερμότητα που απαιτείται για την έναρξη της φωτιάς γίνεται η ενέργεια ενεργοποίησης.

Προσδιορισμός και ορισμός ενέργειας ενεργοποίησης

Η ενέργεια ενεργοποίησης συμβολίζεται με το σύμβολο «Ea» και εκφράζεται σε kJ/mol ή kCal/mol. Η εξίσωση ενέργειας ενεργοποίησης, όπως ορίζεται από τον Svante Arrhenius, είναι η εξής:

Ae-Ea/RT -=K

Ο συντελεστής ταχύτητας απόκρισης συμβολίζεται με K.

Ο συντελεστής συχνότητας συμβολίζεται με το γράμμα A.

R είναι η καθολική σταθερά αερίου.

Το T σημαίνει θερμοκρασία Kelvin και

Το Ea είναι συντομογραφία του Activation Energy.

Στη θεωρία της μεταβατικής κατάστασης, η ενέργεια ενεργοποίησης περιγράφεται ως η διαφορά μεταξύ των μορίων ή των ατόμων του παρεχόμενου χημικού αντιδραστηρίου για τη μεταβατική κατάσταση στη μεταβατική κατάσταση και εκείνων των χημικών αντιδραστηρίων στην αρχική κατάσταση.

Τι είναι η Μονάδα Ενέργειας Ενεργοποίησης SI;

Το Ea αντιπροσωπεύει την ενέργεια ενεργοποίησης. Εκφράζεται συνήθως σε joules (J), kilojoules ανά mole (kJ/mol) ή χιλιοθερμίδες ανά mole (kcal/mol).

Τύπος για ενέργεια ενεργοποίησης

Η δηλωμένη ενέργεια ενεργοποίησης είναι συμβατή και ίση με τη διαφορά μεταξύ της ενέργειας κατωφλίου της αντίδρασης και της υπολογιζόμενης κινητικής ενέργειας όλων των αντιδρώντων μορίων στα αντιδρώντα είδη.

Ea =ETthreshold – EAverage, για παράδειγμα.

Αυτό δείχνει ότι εάν η ενέργεια ενεργοποίησης μιας αντίδρασης μειωθεί, οι αναλογίες των αποτελεσματικών συγκρούσεων είναι μεγάλες, με μεγάλη ποσότητα ενέργειας και ο ρυθμός της αντίδρασης είναι γρήγορος. Όταν η ενέργεια ενεργοποίησης είναι υψηλή, υπάρχουν λίγες αποτελεσματικές συγκρούσεις και ο ρυθμός αντίδρασης είναι αργός.

Συμπέρασμα

Ο μαθηματικός τύπος Arrhenius, k =Ae-Ea/RT, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό της ενέργειας ενεργοποίησης, η οποία συχνά γράφεται ως Ea. Είναι αυτονόητο ότι το Ea στην εξίσωση Arrhenius πρέπει να περιέχει ενεργειακές μονάδες. Συχνά εκφράζεται σε joules ανά mole (J/mol), kilojoules ανά mole (kJ/mol) ή χιλιοθερμίδες ανά mole (kcal/mol).