活性化エネルギーの低下:
* 活性化エネルギー: これは、反応が発生するのに必要なエネルギーの最小量です。分子は、既存の結合を破り、新しい結合を形成するのに十分なエネルギーと衝突する必要があります。
* Catalystの役割: 触媒は、反応が進むための異なる低エネルギー経路を提供します。これを行います:
* 代替反応面を提供する: これにより、分子はより簡単に相互作用し、結合の破壊に必要なエネルギーを低下させることができます。
* 中間化合物の形成: 触媒は一時的に反応物と結合することができ、元の反応物よりも簡単に分解する不安定な中間体を形成します。
それがエネルギープロファイルにどのように影響するか:
* エネルギー図: エネルギー図は、反応に伴うエネルギーの変化を示しています。
* 触媒非反応: 図は、活性化エネルギーピークが高いです。
* 触媒反応: この図は、活性化エネルギーピークが低く、反応がより簡単に進行することを示しています。
* 全体的なエネルギーの変化: 反応の全体的なエネルギー変化(エンタルピー変化)は同じままです。触媒は、熱力学ではなく、速度にのみ影響します。
例:
* 生物学の酵素: 酵素は、生物の生化学反応を高速化する生物学的触媒です。
* 車の触媒コンバーター: これらのデバイスは、触媒を使用して、排気ガスの有害な汚染物質をあまり有害な物質に変換します。
キーポイント:
*触媒は、反応の平衡位置を変えません。それらは、平衡に達する速度をスピードアップするだけです。
*触媒は選択的である可能性があります。つまり、他の反応に影響を与えることなく特定の反応を加速させることができます。
*触媒は、均質である可能性があります(反応物と同じ段階)または不均一(異なる段階で)。
要約すると、触媒は活性化エネルギーを下げることにより化学反応を高速化します。彼らは、反応が進むために異なる低エネルギー経路を提供することによってこれを行いますが、反応の全体的なエネルギー変化を変えません。