活性化エネルギーの定義

活性化エネルギーは、1889 年に「スヴァンテ アレニウス」という名前のスウェーデンの科学者によって提案された化学の概念です。化学反応を活性化するために化学反応物が必要とするエネルギーの最小量は、活性化エネルギーと呼ばれます。活性化エネルギーは、化学反応を開始するのに必要な最小量のエネルギーとして説明されることがあります.

いくつかの化学反応は簡単に実行できるのに、他の反応には熱を加える必要があるのはなぜだろうと思ったことはありませんか?金属ナトリウムを水と組み合わせると、急速な反応が起こり、膨大な量の熱が生成されます (生成される水素ガスを発火させるのに十分な量が必要です)。カルシウムなどの第 II 族金属は、非常に遅い速度で反応します。ナトリウムとの非常に激しい反応とは対照的に、カルシウムとの反応は十分に緩やかであるため、生成された水素ガスが含まれる可能性があります.

反応物粒子にエネルギーが与えられると、原子間の結合がより高い周波数で振動します。それらの粒子が他の粒子と衝突すると、振動エネルギーの上昇により、化学結合が切断され、化学反応が発生する可能性があります。反応の活性化エネルギーは、相互作用する粒子が反応するのに必要なエネルギーの最小量です。反応する粒子は非常に重要な活性化エネルギーを持っている可能性が最も高いため、適切な温度でいくつかの反応が簡単に起こります。外部の熱源が粒子に追加の運動エネルギーを供給するまで、粒子は十分なエネルギーを持っていないため、特定の反応は加熱された場合にのみ発生します。

活性化エネルギーの定義

活性化エネルギーを定義するのは記号「Ea」です。活性化エネルギーは、単位 kL/mol または kcal/mol で示されます。 Svante Arrhenius によると、活性化エネルギーの式は次のとおりです。

K =A x e– Ea / RT

K は応答率係数です。

A は頻度係数を示します。

普遍的な気体定数は R です。

T はケルビン温度です。

Ea は活性化エネルギーの略です。

遷移状態理論における活性化エネルギーは、遷移状態の遷移状態の特定の化学反応物質の分子または原子と、開始状態の化学反応物質の分子または原子の間の変動として語られます。

活性化エネルギーの重要性

2 つの化学物質が混合されると、反応物分子間のごく限られた数の衝突が自発的に発生し、生成物が生成されます。これは、分子の運動エネルギーが低い場合に特に当てはまります。その結果、十分な割合の反応物が生成物に変換される前に、システムの自由エネルギーを克服する必要があります。活性化エネルギーは、反応を開始するために必要な追加のプッシュを反応に提供します。

発熱プロセスも、開始するために活性化エネルギーを必要とします。たとえば、ログのスタックは、それ自体では書き込みを開始しません。火のついたマッチは、燃焼プロセスを開始するために必要な活性化エネルギーを供給することができます。化学反応が始まると、反応によって生成された熱が、追加の反応物を生成物に変換するために必要な活性化エネルギーを提供します。

科学的な化学反応は、エネルギーを追加しなくても起こります。この場合、反応の活性化エネルギーは、周囲の環境からの熱によって供給されることがよくあります。熱は反応物分子をより速く移動させ、衝突の可能性と力を増加させます。この組み合わせにより、反応物の結合が壊れ、生成物が形成される可能性が高まります。

結論

多くの反応は、エネルギー入力がなければまったく起こらないほど大きな活性化エネルギーを持っています。たとえば、プロパンなどの燃料を燃やすとエネルギーが発生しますが、周囲温度では反応速度は実質的にゼロです。火花が活性化エネルギー障壁を超えて一部の分子を押し出すのに十分なエネルギーを提供すると、それらの分子は反応を完了し、エネルギーを放出します。放出されたエネルギーは、追加の燃料分子がエネルギー障壁を突破するのを助け、連鎖反応を引き起こします。