Aktiválási energia

Energiaprofil

Az aktiválási energia a reakcióút energiatájának gátját jellemzi: a reagenseknek megfelelő konfigurációba kell jutniuk, hogy áthaladhassanak az átmeneti állapot környezetén. Nagy gát lassú reakciót eredményezhet akkor is, ha a termék termodinamikailag kedvezőbb.

Reakciókoordináta-diagramon a reagensek energiaszintjétől egy maximumig emelkedő szakasz vezet; a maximum az átmeneti állapothoz kapcsolódik. Az előre irányú aktiválási energia a reagensek és e maximum közti különbség. A termékek és reagensek energiaszintjének különbsége viszont a reakció energiaváltozásához kapcsolódik, nem azonos Eₐ-val.

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.

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.

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.