Todos los ingredientes de todo el mundo están disponibles. harina, huevos, calor. Sin embargo, si no aciertas en el punto de partida, la tarta no estará terminada. Va a ser un desastre. En pocas palabras, esta es energía de activación. Esta es la iniciación mínima necesaria para mover un átomo o molécula del reposo a la reacción. Sin ello no pasa nada.
En química, esto se llama umbral. Este es un nivel de energía específico que una partícula debe alcanzar para sufrir un cambio químico o movimiento físico. Piense en ello como una barrera energética. Si las moléculas no son lo suficientemente fuertes para superar esta barrera, la reacción se detiene. Período.
Explicación de la teoría del estado de transición.
Para comprender realmente cómo funciona esto, es necesario aprender sobre la teoría del estado de transición. Aquí, la energía de activación se define como la diferencia en el contenido de energía entre la configuración activada y el estado inicial.
Imagina que la pelota está en el valle. Tienes que empujarlo colina arriba para llegar al otro lado. La cima de esa montaña está en transición. La energía necesaria para que la pelota alcance su punto más alto es la energía de activación.
Este concepto está materializado matemáticamente en la ecuación de Arrhenius. Parece aterrador, pero esto es sólo un patrón de lo rápido que pueden suceder las cosas.
k = A mi ^ (- E a / R T )
Analicémoslo sin usar demasiada jerga.
- k es la constante de velocidad de reacción. Básicamente, es la velocidad de respuesta.
- A es un prefactor. Esto describe la frecuencia con la que chocan las moléculas. Cada reacción es diferente.
- E a se llama energía de activación.
- R es la constante universal de los gases. Esto es aproximadamente 8,314 julios por kelvin por mol.
- T es la temperatura en Kelvin.
Esta ecuación muestra una relación directa. A medida que aumenta la energía de activación, la constante de velocidad disminuye. Cuanto mayor sea el obstáculo, más lenta será la reacción.
No se trata sólo de productos químicos
Normalmente hablamos de esto en relación con la mezcla de líquidos o gases, pero la energía de activación también se aplica al transporte físico. La difusión es un ejemplo importante.
Cuando las partículas se difunden desde un área de alta concentración a un área de baja concentración, deben superar una barrera energética. El coeficiente de difusión D sigue una expresión exponencial similar.
D = D 0 mi ^ (-E a / R T )
Aquí D 0 es constante. Los principios siguen siendo los mismos. Cuanto mayor es la energía de activación de la difusión, más lento se mueven las partículas.
Cómo lo miden los científicos
No se puede leer la energía de activación mirando en un vaso de precipitados. No aparece en la botella.
Los científicos determinan estos valores de forma experimental. Mida constantes de velocidad o coeficientes de difusión a diferentes temperaturas. Al representar gráficamente esta información, podemos trabajar hacia atrás para encontrar la energía de activación.
Este es un proceso de observación y cálculo. Cambias la temperatura. Observa cómo cambia la velocidad. A continuación, haga cálculos para encontrar el umbral de energía crítico.
Por qué deberías ser consciente de este obstáculo
La energía de activación no sólo la entienden los químicos de bata blanca. Esto explica por qué a veces ocurre rápidamente y otras veces lleva años.
explica por qué
