Sono disponibili tutti gli ingredienti provenienti da tutto il mondo. farina, uova, calore. Tuttavia, se non trovi il punto di partenza corretto, la torta non sarà finita. Sarà un disastro. In poche parole, questa è energia di attivazione. Questa è l’iniziazione minima richiesta per spostare un atomo o una molecola dalla quiete alla reazione. Senza di esso, non succede nulla.
In chimica, questa è chiamata soglia. Questo è un livello energetico specifico che una particella deve raggiungere per subire un cambiamento chimico o un movimento fisico. Consideratelo come una barriera energetica. Se le molecole non sono abbastanza forti da superare questa barriera, la reazione si ferma. Periodo.
Spiegazione della teoria dello stato di transizione
Per capire veramente come funziona, è necessario conoscere la teoria dello stato di transizione. Qui l’energia di attivazione è definita come la differenza nel contenuto energetico tra la configurazione attivata e lo stato iniziale.
Immagina che la palla sia nella valle. Devi spingerlo su per la collina per portarlo dall’altra parte. Quella cima della montagna è in transizione. L’energia necessaria affinché la palla raggiunga il punto più alto è l’energia di attivazione.
Questo concetto è matematicamente incarnato nell’equazione di Arrhenius. Sembra spaventoso, ma questo è solo uno schema di quanto velocemente le cose possono accadere.
k = UN e ^ (- E un / R T )
Analizziamolo senza usare troppo gergo.
- k è la costante della velocità di reazione. Fondamentalmente, è la velocità di risposta.
- A è un prefattore. Questo descrive la frequenza con cui le molecole si scontrano. Ogni reazione è diversa.
- E a è chiamata energia di attivazione.
- R è la costante universale dei gas. Ciò corrisponde a circa 8,314 joule per kelvin per mole.
- T è la temperatura in Kelvin.
Questa equazione mostra una relazione diretta. All’aumentare dell’energia di attivazione, la costante di velocità diminuisce. Più alto è l’ostacolo, più lenta è la reazione.
Non si tratta solo di sostanze chimiche
Di solito ne parliamo in relazione alla miscelazione di liquidi o gas, ma l’energia di attivazione vale anche per il trasporto fisico. La diffusione è un esempio importante.
Quando le particelle si diffondono da un’area ad alta concentrazione a un’area a bassa concentrazione, devono superare una barriera energetica. Il coefficiente di diffusione D segue un’espressione esponenziale simile.
D = D 0 e ^ (-E a / R T )
Qui D 0 è costante. I principi rimangono gli stessi. Maggiore è l’energia di attivazione della diffusione, più lentamente si muovono le particelle.
Come lo misurano gli scienziati
Non puoi leggere l’energia di attivazione guardando in un recipiente. Non elencato sulla bottiglia.
Gli scienziati determinano questi valori sperimentalmente. Misurare costanti di velocità o coefficienti di diffusione a diverse temperature. Tracciando queste informazioni, possiamo lavorare all’indietro per trovare l’energia di attivazione.
Questo è un processo di osservazione e calcolo. Tu cambi la temperatura. Osserva come cambia la velocità. Successivamente, analizza i numeri per trovare la soglia energetica critica.
Perché dovresti essere consapevole di questo ostacolo
L’energia di attivazione non è compresa solo dai chimici in camice bianco. Questo spiega perché a volte avviene rapidamente e talvolta richiede anni.
spiega perché
