Dostupné jsou všechny suroviny z celého světa: mouka, vejce, teplo. Pokud však netrefíte správně výchozí bod, dort nevyjde. To bude průšvih. Jednoduše řečeno, toto je aktivační energie. Toto je minimální energie potřebná k přesunu atomu nebo molekuly ze stavu klidu do stavu reakce. Bez ní se nic nestane.
V chemii se tomu říká práh. Je to určitá úroveň energie, kterou musí částice dosáhnout, aby prošla chemickou změnou nebo fyzickým pohybem. Představte si energetickou bariéru. Pokud molekuly nejsou dostatečně silné, aby překonaly tuto bariéru, reakce se zastaví. Tečka.
Vysvětlení teorie přechodového stavu
Abyste skutečně pochopili, jak to funguje, musíte si prostudovat teorii přechodových stavů. Aktivační energie je zde definována jako rozdíl v obsahu energie mezi aktivovanou konfigurací a počátečním stavem.
Představte si, že míč je v údolí. Aby se převalil na druhou stranu, musíte ho tlačit do kopce. Tento horský vrchol je přechodným státem. Energie potřebná k tomu, aby míč dosáhl svého nejvyššího bodu, je aktivační energie.
Tento koncept je matematicky vyjádřen v Arrheniově rovnici. Může se to zdát děsivé, ale je to jen vzorec, který popisuje, jak rychle se věci mohou stát.
k = A e ^ (- E a / RT )
Pojďme si to rozebrat, aniž bychom použili příliš mnoho výrazů.
- k je konstanta reakční rychlosti. V podstatě je to odezva.
- A — preexponenciální faktor. Popisuje, jak často se molekuly srážejí. Každá reakce je jedinečná.
- E a – tzv. aktivační energie.
- R — univerzální plynová konstanta. Je to přibližně 8,314 joulů na kelvin na mol.
- T — teplota v Kelvinech.
Tato rovnice ukazuje přímou souvislost. S rostoucí aktivační energií rychlostní konstanta klesá. Čím vyšší překážka, tím pomalejší reakce.
To platí nejen pro chemii
Obvykle o tom mluvíme v souvislosti se směšováním kapalin nebo plynů, ale aktivační energie platí i pro fyzický přenos. Důležitým příkladem je difúze.
Když částice difundují z oblasti s vysokou koncentrací do oblasti s nízkou koncentrací, musí překonat energetickou bariéru. Difúzní koeficient D následuje podobný exponenciální výraz.
D = D 0 e ^ (-E a / RT )
Zde D 0 je konstanta. Principy zůstávají stejné. Čím vyšší je difúzní aktivační energie, tím pomaleji se částice pohybují.
Jak to vědci měří
Aktivační energii nezjistíte pouhým pohledem do baňky. Není uveden na etiketě lahvičky.
Vědci tyto hodnoty určují experimentálně. Rychlostní konstanty neboli difúzní koeficienty se měří při různých teplotách. Vynesením těchto informací můžeme zpětně vypočítat a najít aktivační energii.
Je to proces pozorování a výpočtu. Změníte teplotu. Sledujte, jak se mění rychlost. Poté proveďte výpočty k nalezení prahu kritické energie.
Proč byste měli vědět o této překážce
Aktivační energii rozumí nejen chemici v bílých pláštích. Vysvětluje, proč někdy procesy probíhají rychle a někdy trvají roky.
Vysvětluje proč
