năng lượng hoạt hóa là gì

Bách khoa toàn thư cởi Wikipedia

Năng lượng hoạt hóa của hóa học là tích điện ít nhất cần thiết hỗ trợ cho những đái phân nhằm bọn chúng phát triển thành sinh hoạt (có kỹ năng phản ứng).

Bạn đang xem: năng lượng hoạt hóa là gì

Đối với phản ứng

aA + bB --> Sản phẩm

Năng lượng hoạt hóa E* được xem bằng:

E* = E*(A) + E*(B) = E(tt) - E(bđ)

Trong đó:

+ E*(A), E*(B): tích điện hoạt hóa của những hóa học phản xạ A, B.

+ E(bđ), E(tt): tích điện ban sơ, tích điện ít nhất nhằm phản xạ hoàn toàn có thể xẩy ra.

Năng lượng hoạt hóa càng nhỏ thì sẽ càng có không ít đái phân tử sinh hoạt nên vận tốc phản xạ càng rộng lớn.

Không chỉ vậy, tích điện hoạt hóa đem tác động cho tới vận tốc phản xạ, độ dài rộng, hình dạng, nhất là việc lý thuyết không khí của những đái phân Lúc va va của những đái phân sinh hoạt nhập vai trò cần thiết so với vận tốc phản xạ.

Trong chất hóa học và cơ vật lý, Năng lượng Kích hoạt là tích điện cần được hỗ trợ mang đến khối hệ thống chất hóa học hoặc phân tử nhân  với những hóa học phản xạ tiềm năng dẫn đến: phản xạ chất hóa học, phản xạ phân tử nhân, hoặc những hiện tượng kỳ lạ cơ vật lý không giống.

Năng lượng kích hoạt (Ea) của một phản xạ được đo vì chưng joules (J) và hoặc kilojoules bên trên từng mol (kJ/mol) hoặc kilocalories từng mol (kcal/mol).

Năng lượng kích hoạt hoàn toàn có thể được xem như là kích thước của mặt hàng rào tiềm năng (đôi Lúc được gọi là mặt hàng rào năng lượng) tách biệt đặc biệt đái của mặt phẳng tích điện tiềm năng tương quan cho tới hiện trạng nhiệt độ động ban sơ và ở đầu cuối. Để phản xạ chất hóa học hoặc phân loại ra mắt ở vận tốc phù hợp, nhiệt độ chừng của khối hệ thống cần đầy đủ cao nhằm tồn bên trên con số phân tử đáng chú ý đem tích điện tịnh tiến thủ vì chưng hoặc to hơn tích điện kích hoạt.

Xem thêm: vũng áng thuộc tỉnh nào

Thuật ngữ Kích hoạt tích điện được ra mắt nhập năm 1889 vì chưng ngôi nhà khoa học tập người Thụy Điển Svante Arrhenius.

Sự dựa vào nhiệt độ chừng và quan hệ với phương trình Arrhenius[sửa | sửa mã nguồn]

Các phương trình Arrhenius hỗ trợ cho những hạ tầng tấp tểnh lượng về quan hệ thân mật tích điện kích hoạt và vận tốc nhưng mà một phản xạ tổ chức. Từ phương trình, tích điện kích hoạt hoàn toàn có thể được nhìn thấy trải qua quan hệ.

Trong cơ A là nhân tố theo đuổi cấp cho số nhân của phản xạ, R là hằng số khí phổ, T là nhiệt độ chừng vô cùng (thường tính vì chưng kelvins) và k là thông số vận tốc phản xạ. Ngay cả lúc không biết A, Ea hoàn toàn có thể được Reviews kể từ sự thay cho thay đổi của những thông số vận tốc phản xạ như là 1 trong những hàm của nhiệt độ chừng (trong phạm vi hiệu lực thực thi của phương trình Arrhenius).

Ở Lever nâng cao hơn nữa, thuật ngữ tích điện kích hoạt Arrhenius ròng rã kể từ phương trình Arrhenius được xem như là một thông số xác lập thực nghiệm đã cho thấy chừng tinh tế của vận tốc phản xạ với nhiệt độ chừng. Có nhị sự phản đối nhằm link tích điện kích hoạt này với mặt hàng rào ngưỡng cho 1 phản xạ cơ phiên bản. Thứ nhất, thông thường ko rõ ràng liệu phản xạ đem tổ chức nhập một bước hoặc không; những rào cản ngưỡng được xem tầm bên trên toàn bộ quá trình cơ phiên bản đem không nhiều độ quý hiếm lý thuyết. Thứ nhị, trong cả Lúc phản xạ đang rất được nghiên cứu và phân tích là cơ phiên bản, một phổ những va va riêng rẽ lẻ thêm phần nhập những hằng số vận tốc chiếm được kể từ những thực nghiệm lượng rộng lớn (bóng đèn) tương quan cho tới mặt hàng tỷ phân tử, với khá nhiều hình dạng và góc va va của hóa học phản xạ không giống nhau.

Chất xúc tác[sửa | sửa mã nguồn]

Mối mối quan hệ thân mật tích điện kích hoạt (Ea) và enthanpy của sự việc tạo hình (H) đem và không tồn tại hóa học xúc tác, thủ đoạn ngăn chặn tọa chừng phản xạ. Vị trí tích điện tối đa (vị trí đặc biệt đại) đại diện thay mặt mang đến hiện trạng fake tiếp. Với hóa học xúc tác, tích điện quan trọng nhằm nhập hiện trạng fake tiếp hạn chế, bởi vậy hạn chế tích điện quan trọng nhằm chính thức phản xạ.

Một hóa học thực hiện thay cho thay đổi hiện trạng fake tiếp nhằm hạn chế tích điện kích hoạt được gọi là hóa học xúc tác; một hóa học xúc tác chỉ bao hàm protein và (nếu có) những đồng nhân tố phân tử nhỏ được gọi là enzyme. Một hóa học xúc tác thực hiện tăng vận tốc phản xạ nhưng mà không trở nên hấp phụ nhập phản xạ.  Ngoài đi ra, hóa học xúc tác thực hiện hạn chế tích điện kích hoạt, tuy nhiên nó ko thực hiện thay cho thay đổi tích điện của những hóa học phản xạ hoặc thành phầm ban sơ, và bởi vậy không bao giờ thay đổi hiện trạng cân đối.  Thay nhập cơ, tích điện hóa học phản xạ và tích điện thành phầm vẫn không thay đổi và chỉ mất năng lượng kích hoạt bị thay cho thay đổi (giảm xuống).

Một hóa học xúc tác hoàn toàn có thể thực hiện hạn chế tích điện kích hoạt bằng phương pháp tạo hình hiện trạng fake tiếp Theo phong cách tiện nghi rộng lớn. Các hóa học xúc tác, về thực chất, tạo nên sự tương thích "thoải mái" rộng lớn mang đến hóa học nền của phản xạ nhằm tiến thủ cho tới hiện trạng fake tiếp. Như vậy hoàn toàn có thể là vì sự giải hòa tích điện xẩy ra Lúc hóa học nền link với địa điểm sinh hoạt của hóa học xúc tác. Năng lượng này được gọi là Năng lượng link. Khi link với hóa học xúc tác, những hóa học nền nhập cuộc nhập nhiều lực ổn định tấp tểnh trong những khi ở địa điểm sinh hoạt (tức là link hydro, lực cầu xin der Waals). Liên kết ví dụ và tiện nghi xẩy ra nhập địa điểm sinh hoạt cho tới Lúc hóa học nền tạo hình hiện trạng quy đổi tích điện cao. Hình trở nên hiện trạng fake tiếp tiện nghi rộng lớn với hóa học xúc tác vì thế những tương tác ổn định tấp tểnh tiện nghi nhập quy trình phát hành trang sinh hoạt tích điện. Một phản xạ chất hóa học hoàn toàn có thể tạo nên một phân tử hiện trạng fake tiếp tích điện cao đơn giản dễ dàng rộng lớn Lúc đem sự tương thích ổn định tấp tểnh nhập địa điểm sinh hoạt của hóa học xúc tác. Năng lượng link của một phản xạ là tích điện này được giải hòa Lúc xẩy ra tương tác tiện nghi thân mật hóa học nền và hóa học xúc tác. Năng lượng link được giải hòa tương hỗ trong công việc đạt được hiện trạng fake tiếp tạm thời. Các phản xạ không giống không tồn tại hóa học xúc tác cần thiết một mối cung cấp tích điện nguồn vào cao hơn nữa nhằm đạt được hiện trạng fake tiếp. Phản ứng ko xúc tác không tồn tại sẵn tích điện tự tại kể từ những tương tác ổn định xác định trí sinh hoạt, ví dụ như phản xạ enzyme xúc tác.

Mối mối quan hệ với tích điện kích hoạt Gibbs[sửa | sửa mã nguồn]

Trong phương trình Arrhenius, thuật ngữ tích điện kích hoạt (E a) được dùng nhằm tế bào miêu tả tích điện quan trọng nhằm đạt cho tới hiện trạng fake tiếp và quan hệ theo đuổi cấp cho số nhân k = A exp (- E a / RT). Trong lý thuyết hiện trạng fake tiếp, một quy mô phức tạp rộng lớn về quan hệ thân mật vận tốc phản xạ và hiện trạng fake tiếp, một quan hệ toán học tập tương tự động vẻ ngoài, phương trình Eyring, được dùng nhằm tế bào miêu tả vận tốc của phản ứng: k = (k B T / h) exp (C G /RT). Tuy nhiên, thay cho quy mô hóa sự dựa vào nhiệt độ chừng của vận tốc phản xạ theo đuổi cách thức luận, phương trình Eyring quy mô bước cơ phiên bản của từng phản xạ. Do cơ, so với một quy trình nhiều bước, không tồn tại quan hệ giản dị và đơn giản thân mật nhị quy mô. Tuy nhiên, những dạng tính năng của phương trình Arrhenius và Eyring là tương tự động nhau, và so với tiến độ một bước, những ứng giản dị và đơn giản và ý nghĩa chất hóa học hoàn toàn có thể được rút đi ra Một trong những thông số Arrhenius và Eyring.

Xem thêm: nhiều nhà máy thủy điện được xây dựng ở nước ta vì

Thay vì thế dùng E a, phương trình Eyring dùng định nghĩa tích điện Gibbs và ký hiệu Δ G nhằm biểu thị tích điện Gibbs kích hoạt nhằm đạt được hiện trạng fake tiếp. Trong phương trình, k Bh phen lượt là những hằng số Boltzmann và Planck. Mặc cho dù những phương trình nhìn tương tự động nhau, điều cần thiết cần thiết chú ý là tích điện Gibbs có một thuật ngữ entropic ngoài thuật ngữ entanpi. Trong phương trình Arrhenius, hạn entropy này được lúc lắc vì chưng những nhân tố trước nón Một. Cụ thể rộng lớn, tất cả chúng ta hoàn toàn có thể ghi chép tích điện kích hoạt không tính tiền Gibbs theo đuổi entanpy vàentropy kích hoạt: Δ G = Δ H - T Δ S . Sau cơ, so với phản xạ ko phân tử, một bước, những quan hệ gần đích thị E a = H + RTA = (k B T / h) exp (1 + Δ S / R) lưu giữ. Tuy nhiên, chú ý rằng nhập lý thuyết Arrhenius phù hợp, A song lập với nhiệt độ chừng, trong những khi ở trên đây, đem sự dựa vào tuyến tính nhập T. Đối với tiến độ đơn phân tử một bước đem chu kỳ luân hồi cung cấp tan ở nhiệt độ chừng chống khoảng tầm 2 tiếng, Δ G xấp xỉ 23 kcal / mol. Đây cũng chính là kích thước của E a so với phản xạ xẩy ra nhập 2 tiếng đồng hồ ở nhiệt độ chừng chống. Do vai trò kha khá nhỏ của T Δ S RT ở nhiệt độ chừng thông thường so với đa số những phản xạ, nhập bài xích giảng luộm thuộm, E một, Δ G , và Δ H thông thường lồng việc và toàn bộ được gọi là "năng lượng kích hoạt".

Tuy nhiên, toàn cỗ sự thay cho thay đổi tích điện tự tại của một phản xạ ko tùy theo tích điện kích hoạt. Phản ứng cơ vật lý và chất hóa học hoàn toàn có thể là exergonic hoặc endergonic, tuy nhiên tích điện kích hoạt ko tương quan cho tới tính tự động phân phát của phản xạ. Sự thay cho thay đổi tích điện phản xạ tổng thể không trở nên thay cho thay đổi vì chưng tích điện kích hoạt.

Năng lượng kích hoạt chi cực[sửa | sửa mã nguồn]

Trong một số trong những tình huống, vận tốc phản xạ giảm Lúc nhiệt độ chừng tăng. Khi tuân theo đuổi quan hệ theo đuổi cấp cho số nhân nhằm hằng số vận tốc vẫn hoàn toàn có thể phù phù hợp với biểu thức Arrhenius, điều này kéo đến độ quý hiếm âm của E a. Các phản xạ cơ phiên bản thể hiện nay những tích điện kích hoạt xấu đi này thông thường là những phản xạ không tồn tại rào cản, nhập cơ quy trình phản xạ tùy theo việc bắt lưu giữ những phân tử nhập một giếng tiềm năng. Việc tăng nhiệt độ chừng kéo đến hạn chế phần trăm những phân tử va va bắt lưu giữ nhau (với những va va liếc đôi mắt nhiều hơn nữa ko kéo đến phản xạ vì thế động lượng cao hơn nữa đem những phân tử va va thoát khỏi giếng tiềm năng), được biểu thị như 1 mặt phẳng cắt phản xạ nhưng mà hạn chế Lúc nhiệt độ chừng tăng. Một trường hợp như thế không hề kéo đến những trình diễn giải thẳng như độ cao của một rào cản tiềm năng.

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]

  • "Activation energy" Lưu trữ 2007-09-27 bên trên Wayback Machine (from the IUPAC "Gold Book")
  • Chapter 14: Activation energy Lưu trữ 2007-10-19 bên trên Wayback Machine
  • The Activation Energy of Chemical Reactions