Energia de activare este cantitatea de energie care trebuie furnizată pentru ca o reacție chimică să aibă loc. Exemplul problemei de mai jos demonstrează modul de determinare a energiei de activare a unei reacții din constante de viteză de reacție la diferite temperaturi.
Problema energiei de activare
S-a observat o reacție de ordinul doi. Rata de reacție constantă la trei grade Celsius s-a dovedit a fi 8,9 x 10-3 L / mol și 7,1 x 10-2 L / mol la 35 de grade Celsius. Care este energia de activare a acestei reacții?
Soluţie
energie activatoare poate fi determinată folosind ecuația:
ln (k2/ k1) = EA/ R x (1 / T1 - 1 / T2)
Unde
EA = energia de activare a reacției în J / mol
R = constanta ideală de gaz = 8,3145 J / K · mol
T1 Si t2 = temperaturi absolute (în Kelvin)
k1 și k2 = constantele vitezei de reacție la T1 Si t2
Pasul 1: Convertiți temperaturile de la grade Celsius în Kelvin
T = grade Celsius + 273,15
T1 = 3 + 273.15
T1 = 276,15 K
T2 = 35 + 273.15
T2 = 308.15 Kelvin
Pasul 2 - Găsiți EA
ln (k2/ k1
ln (7,1 x 10)-2/ 8,9 x 10-3) = EA/8.3145 J / K · mol x (1 / 276,15 K - 1 / 308,15 K)
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
sau în kJ / mol, (împărțiți la 1000)
EA = 45,9 kJ / mol
Răspuns: Energia de activare pentru această reacție este de 4,59 x 104 J / mol sau 45,9 kJ / mol.
Cum să utilizați un grafic pentru a găsi energie de activare
Un alt mod de a calcula energia de activare a unei reacții este de a grafica ln k (constanta de viteză) față de 1 / T (inversul temperaturii în Kelvin). Diagrama va forma o linie dreaptă exprimată prin ecuație:
m = - EA/ R
unde m este panta liniei, Ea este energia de activare, iar R este constanta ideală de gaz de 8,314 J / mol-K. Dacă ați efectuat măsurători de temperatură în Celsius sau Fahrenheit, nu uitați să le convertiți în Kelvin înainte de a calcula 1 / T și de a trasa graficul.
Dacă ar fi să faceți o diagramă a energiei reacției versus coordonata de reacție, diferența dintre energia reactanții și produsele ar fi ΔH, în timp ce excesul de energie (partea curbei peste cea a produselor) ar fi activarea energie.
Rețineți, în timp ce majoritatea ratelor de reacție cresc odată cu temperatura, există unele cazuri în care rata de reacție scade odată cu temperatura. Aceste reacții au energie negativă de activare. Deci, în timp ce ar trebui să vă așteptați ca energia de activare să fie un număr pozitiv, fiți conștienți că este posibil să fie și negativ.
Cine a descoperit energia de activare?
Om de știință suedez Svante Arrhenius a propus termenul de „energie de activare” în 1880 pentru a defini energia minimă necesară pentru ca un set de reactanți chimici să interacționeze și să formeze produse. Într-o diagramă, energia de activare este grefată ca înălțimea unei bariere energetice între două puncte minime de energie potențială. Punctele minime sunt energiile reactanților și produselor stabile.
Chiar și reacțiile exotermice, cum ar fi arderea unei lumânări, necesită aport de energie. În cazul combustiei, o potrivire aprinsă sau o căldură extremă începe reacția. De acolo, căldura evoluată din reacție furnizează energia pentru a o face să se auto-susțină.