Tudomány

Aktiválási energia — Energiaprofil

A részecskék nem egyetlen kinetikus energiával rendelkeznek, hanem eloszlással. Magasabb hőmérsékleten nő azok aránya, amelyek elég nagy energiával és megfelelő találkozással rendelkeznek az aktiválási gát leküzdéséhez. Ezért a sebességi állandó gyakran erősen hőmérsékletfüggő.

Energiaprofil

A részecskék nem egyetlen kinetikus energiával rendelkeznek, hanem eloszlással. Magasabb hőmérsékleten nő azok aránya, amelyek elég nagy energiával és megfelelő találkozással rendelkeznek az aktiválási gát leküzdéséhez. Ezért a sebességi állandó gyakran erősen hőmérsékletfüggő.

Miért számít a hőmérséklet?

k=Ae^(−Eₐ/RT) összekapcsolja a sebességi állandót a hőmérséklettel. A nagyobb Eₐ erősebb hőmérséklet-érzékenységet jelent. ln k és 1/T ábrázolása egyszerű esetben közel egyenest ad, amelynek meredeksége −Eₐ/R; így kísérleti adatokból aktiválási energia becsülhető.

Arrhenius-egyenlet

A katalizátor más mechanizmust kínál, amelynek legmagasabb energiájú gátja alacsonyabb lehet. Nem „energiát ad” a reagenseknek, és nem változtatja meg a reagensek és termékek termodinamikai energiaszint-különbségét. Emiatt az egyensúly helyzetét sem tolja el, csak annak elérését gyorsítja.

Katalizátor hatása

Ugyanannak az elemi energiaprofilnak az előre- és visszafelé aktiválási energiája általában nem azonos, ha a reagensek és termékek energiaszintje különbözik. Egy erősen exoterm reakció visszafelé nagyobb gátat mutathat. Ebből is látszik, hogy Eₐ és reakcióentalpia két külön mennyiség.

Aktiválási energiak = Ae^(−Eₐ/RT)

Energiaprofil

Valós reakciók gyakran köztes termékeken keresztül több elemi lépésből állnak, ezért az energiaprofil több csúcsot és völgyet tartalmaz. A sebességet nem feltétlenül egyetlen „első csúcs” határozza meg; a teljes mechanizmus és az egyes lépések kinetikája együtt adja a megfigyelt sebességi törvényt.

k=Ae^(−Eₐ/RT) összekapcsolja a sebességi állandót a hőmérséklettel. A nagyobb Eₐ erősebb hőmérséklet-érzékenységet jelent. ln k és 1/T ábrázolása egyszerű esetben közel egyenest ad, amelynek meredeksége −Eₐ/R; így kísérleti adatokból aktiválási energia becsülhető.