Dostępne są wszystkie składniki z całego świata: mąka, jajka, podgrzanie. Jeśli jednak nie osiągniesz prawidłowego punktu początkowego, ciasto nie wyjdzie. To będzie bałagan. Mówiąc najprościej, jest to energia aktywacji. Jest to minimalna energia wymagana do przeniesienia atomu lub cząsteczki ze stanu spoczynku do stanu reakcji. Bez niej nic się nie dzieje.
W chemii nazywa się to progiem. Jest to pewien poziom energii, jaki musi osiągnąć cząstka, aby mogła przejść przemianę chemiczną lub ruch fizyczny. Wyobraź sobie barierę energetyczną. Jeśli cząsteczki nie są wystarczająco mocne, aby pokonać tę barierę, reakcja ustaje. Kropka.
Wyjaśnienie teorii stanu przejściowego
Aby naprawdę zrozumieć, jak to działa, musisz przestudiować teorię stanu przejściowego. Tutaj energię aktywacji definiuje się jako różnicę w zawartości energii pomiędzy aktywowaną konfiguracją a stanem początkowym.
Wyobraź sobie, że piłka jest w dolinie. Aby przewrócić się na drugą stronę, musisz popchnąć go pod górę. Ten szczyt górski jest stanem przejściowym. Energia potrzebna piłce do osiągnięcia najwyższego punktu to energia aktywacji.
Koncepcja ta jest wyrażona matematycznie w równaniu Arrheniusa. Może się to wydawać przerażające, ale to tylko wzór opisujący, jak szybko coś może się wydarzyć.
k = ZA mi ^ (- E a / R T )
Rozłóżmy to na czynniki pierwsze, nie używając zbyt wielu terminów.
- k to stała szybkości reakcji. Zasadniczo jest to responsywność.
- A — współczynnik przedwykładniczy. Opisuje, jak często cząsteczki zderzają się. Każda reakcja jest wyjątkowa.
- E a – zwana energią aktywacji.
- R — uniwersalna stała gazowa. Jest to około 8,314 dżuli na kelwin na mol.
- T — temperatura w Kelwinach.
To równanie pokazuje bezpośredni związek. Wraz ze wzrostem energii aktywacji stała szybkości maleje. Im wyższa przeszkoda, tym wolniejsza reakcja.
Dotyczy to nie tylko chemii
Zwykle mówimy o tym w kontekście mieszania cieczy lub gazów, ale energia aktywacji dotyczy również transferu fizycznego. Dyfuzja jest ważnym przykładem.
Kiedy cząsteczki dyfundują z obszaru o wysokim stężeniu do obszaru o niskim stężeniu, muszą pokonać barierę energetyczną. Współczynnik dyfuzji D ma podobne wyrażenie wykładnicze.
re = re 0 mi ^ (-E a / R T )
Tutaj D 0 jest stałą. Zasady pozostają takie same. Im wyższa energia aktywacji dyfuzji, tym wolniej poruszają się cząstki.
Jak naukowcy to mierzą
Energii aktywacji nie da się sprawdzić po prostu patrząc do kolby. Nie ma go na etykiecie butelki.
Naukowcy określają te wartości eksperymentalnie. Stałe szybkości lub współczynniki dyfuzji mierzy się w różnych temperaturach. Wykreślając te informacje, możemy obliczyć i znaleźć energię aktywacji.
Jest to proces obserwacji i kalkulacji. Zmieniasz temperaturę. Obserwuj, jak zmienia się prędkość. Następnie wykonaj obliczenia, aby znaleźć próg energii krytycznej.
Dlaczego warto wiedzieć o tej przeszkodzie
Energię aktywacji rozumieją nie tylko chemicy w białych fartuchach. Wyjaśnia, dlaczego czasami procesy toczą się szybko, a czasami trwają latami.
Wyjaśnia dlaczego
