Енергија хемијске активације Из чега се састоји, калкулација

Тхе енергија хемијске активације (са становишта кинетичких студија) односи се на најмању могућу количину енергије потребне за почетак хемијске реакције. Према теорији колизија у хемијској кинетици, речено је да сви молекули који су у покрету имају одређену количину кинетичке енергије..

То значи да што је већа брзина вашег кретања, то је већа величина ваше кинетичке енергије. У том смислу, молекул који носи брзи покрет не може бити сам по себи подељен на фрагменте, тако да мора доћи до судара између њега и другог молекула, тако да може доћи до хемијске реакције..

Када се то догоди - када дође до судара између молекула - један део његове кинетичке енергије претвара се у вибрациону енергију. Исто тако, ако је на почетку процеса кинетичка енергија висока, молекули који учествују у судару ће представити тако велику вибрацију да ће неке од присутних хемијских веза бити разбијене..

Ово прекидање веза је први корак у трансформацији реактаната у производе; то јест, у формирању ових. С друге стране, ако је на почетку овог процеса кинетичка енергија мале величине, појавит ће се феномен "одбијања" молекула, кроз који ће се практично одвојити..

Индек

• 1 Од чега се састоји??
  • 1.1 Активирани комплекс
• 2 Како се израчунава?
  • 2.1 Прорачун енергије активације хемијске реакције
• 3 Како енергија активације утиче на брзину реакције?
• 4 Примери прорачуна активационе енергије
• 5 Референце

Од чега се састоји??

Полазећи од концепта колизија између молекула за иницирање хемијских реакција које су претходно описане, може се рећи да постоји минимална количина енергије потребна за настанак судара..

Дакле, ако је енергетска вредност мања од овог неопходног минимума, једноставно неће бити никакве измене између молекула након што дође до судара, што значи да када та енергија недостаје, укључене врсте остају практично нетакнуте и неће се десити. било какве промене услед овог шока.

У овом редоследу идеја, минимална енергија која је потребна за промену настаје након судара између молекула назива се енергија активације.

Другим речима, молекули укључени у шок морају имати количину укупне кинетичке енергије са величином која је једнака или већа од енергије активације, тако да може доћи до хемијске реакције.

Такође, у многим случајевима, молекули се сударају и стварају нову врсту звану активни комплекс, структуру која се такође назива "транзицијско стање", јер она постоји само привремено..

Она је узрокована врстама реактаната услед судара и пре формирања продуката реакције.

Ацтиватед цомплек

Горе поменути активирани комплекс формира врсту која има веома ниску стабилност, али која заузврат има велику количину потенцијалне енергије.

На следећем дијаграму приказана је трансформација реактаната у производе, изражена у енергији и уз напомену да је величина енергије активираног комплекса која је формирана знатно већа од реактаната и продуката..

Ако на крају реакције производи имају већу стабилност од реактантних супстанци, ослобађање енергије се одвија у облику топлоте, што даје егзотермичну реакцију..

Напротив, ако реактанти резултирају стабилношћу веће величине од производа, то значи да реакциона смеша испољава апсорпцију енергије у облику топлоте из околине, што доводи до ендотермне реакције..

Исто тако, ако се догоди један или други случај, мора се конструисати дијаграм, као што је претходно приказан, где се уцртава потенцијална енергија система који реагује против напретка или напретка реакције..

На овај начин се добијају потенцијалне енергетске промене које се дешавају током реакције и реактанти се трансформишу у производе.

Како се израчунава?

Активациона енергија хемијске реакције је блиско повезана са константом брзине те реакције, а зависност ове константе од температуре је представљена Аррхениусовом једначином:

к = Ае^{-Еа / РТ}

У овом изразу к представља константу брзине реакције (која зависи од температуре) и параметра А то се зове фреквентни фактор, и то је мера учесталости судара између молекула.

Са своје стране, е изражава основу серије природних логаритама. Повећава се на снагу једнаку негативном количнику енергије активације (Еа) између производа који настаје гасном константомР) и апсолутну температуру (Т) система који треба размотрити.

Треба напоменути да се фреквентни фактор може сматрати константом у одређеним реакционим системима у широком температурном опсегу.

Овај математички израз првобитно је претпостављао кемичар холандског порекла Јацобус Хенрицус ван'т Хофф 1884. године, али који му је дао научну валидност и протумачио његову премису био је шведски хемичар Сванте Аррхениус, 1889. године.

Прорачун енергије активације хемијске реакције

Арренијова једначина указује на директну пропорционалност која постоји између константе брзине реакције и учесталости сукоба између молекула..

Такође, ова једначина може бити представљена на прикладнији начин применом својства природних логаритама на сваку страну једначине, добијајући:

лн к = лн А - Еа / РТ

Када се редају термини да би се добила једначина линије (и = мк + б), постигнут је следећи израз:

лн к = (- Еа / Р) (1 / Т) + лн А

Дакле, при конструисању графа лн к наспрам 1 / Т добијамо правац, где лн к представља и координату, (- А / Р) представља нагиб линије (м), (1 / Т) представља координату к, а лн А представља пресек са осом ордината (б).

Као што се може видети, нагиб који проистиче из овог израчуна је једнак вредности -Еа / Р. То подразумева да, ако се жели да се добије вредност активационе енергије помоћу овог израза, треба извршити једноставно чишћење, што резултира:

Еа = -мР

Овде знамо да је вредност м и Р константа једнака 8,314 Ј / К · мол.

Како енергија активације утиче на брзину реакције?

Када покушавамо да направимо слику енергије активације, она се може сматрати баријером која не дозвољава да дође до реакције између молекула ниже енергије..

Као што се у заједничкој реакцији дешава да је број молекула који могу реаговати прилично велик, брзина - и еквивалентно, кинетичка енергија ових молекула - може бити веома променљива..

Уобичајено се дешава да само мала количина укупних молекула који доживе судар - они који имају већу брзину кретања - представљају довољно кинетичке енергије да би могли превазићи величину енергије активације. Дакле, ови молекули су прикладни и способни да буду део реакције.

Према Арренијуовој једначини, негативни предзнак - који претходи количнику између енергије активације и продукта гасне константе апсолутном температуром - имплицира да се константа брзине смањује како се повећава енергија активације, као и раст када температура расте.

Примери израчунавања енергије активације

Да би се израчунала енергија активације конструисањем графа, према Арренијусовој једначини, имамо да су константе брзине за реакцију разлагања ацеталдехида мерене на пет различитих температура и желимо да одредимо енергију активације. за реакцију, која је изражена као:

ЦХ₃ЦХО (г) → ЦХ₄(г) + ЦО (г)

Подаци за пет мјерења су сљедећи:

к (1 / М^1/2· С): 0,011 - 0,035 - 0,105 - 0,343 - 0,789

Т (К): 700 - 730 - 760 - 790 - 810

Прво, да бисмо решили ову непознату и одредили енергију активације, морамо изградити графикон од лн к вс 1 / Т (и вс к), да бисмо добили равну линију и одавде узети нагиб и пронаћи вредност Еа, као што је објашњено.

Трансформишући податке мерења, према Арренијусовој једначини [лн к = (- Еа / Р) (1 / Т) + лн А], за и и к се налазе следеће вредности:

лн к: (-4,51) - (-3,35) - (-2,254) - (-1,070) - (-0,237)

1 / Т (К^-1): 1.43 * 10^-3 - 1.37 * 10^-3 - 1.32 * 10^-3 - 1,27 * 10^-3 - 1,23 * 10^-3

Од ових вредности и помоћу математичког прорачуна нагиба - било у рачунару или у калкулатору, помоћу израза м = (И)₂-И₁) / (Кс₂-Кс₁) или методом линеарне регресије - добијамо да је м = -Еа / Р = -2.09 * 10⁴ К. Дакле:

Еа = (8.314 Ј / К · мол) (2.09 * 10)⁴ К)

= 1.74 * 10⁵ = 1.74 * 10² кЈ / мол

Да би се одредиле друге енергије активације кроз графички начин, спроводи се сличан поступак.

Референце

1. Википедиа. (с.ф.). Ацтиватион Енерги. Преузето са ен.википедиа.орг
2. Цханг, Р. (2007). Хемија, Девето издање. Мексико: МцГрав-Хилл.
3. Британница, Е. (с.ф.). Активациона енергија. Преузето са британница.цом
4. Мооре, Ј.В. анд Пеарсон, Р.Г. (1961). Кинетика и механизам. Преузето са боокс.гоогле.цо.ве
5. Каесцхе, Х. (2003). Корозија метала: физичко-хемијски принципи и актуелни проблеми. Преузето са боокс.гоогле.цо.ве