Kjemisk Aktiveringsenergi Hva Det Består Av, Beregning



den kjemisk aktiveringsenergi (fra kinetiske undersøkelsers synspunkt) refererer til minst mulig mengde energi som kreves for å starte en kjemisk reaksjon. Ifølge teorien om kollisjoner i kjemisk kinetikk er det sagt at alle molekyler som er i bevegelse, har en viss mengde kinetisk energi.

Dette betyr at jo større hastigheten på bevegelsen din er, jo større er størrelsen på din kinetiske energi. I denne forstand kan et molekyl som bærer en rask bevegelse ikke deles opp i fragmenter av seg selv, så det må oppstå et kollisjon mellom det og et annet molekyl slik at en kjemisk reaksjon kan oppstå.

Når dette skjer - når en kollisjon oppstår mellom molekylene - blir en brøkdel av sin kinetiske energi omdannet til vibrasjonsenergi. På samme måte, hvis i starten av prosessen den kinetiske energien er høy, vil molekylene som deltar i kollisjonen presentere en vibrasjon så stor at noen av de kjemiske bindingene som er tilstede vil bli brutt..

Denne sammenbrudd av koblinger er det første trinnet i transformasjonen av reaktanter til produkter; det vil si i dannelsen av disse. På den annen side, hvis kinetisk energi i begynnelsen av denne prosessen er av liten størrelse, vil det bli et fenomen "rebound" av molekylene, som de vil skille praktisk talt intakt fra..

index

  • 1 Hva består det av??
    • 1.1 Aktivert kompleks
  • 2 Hvordan beregnes det?
    • 2.1 Beregning av aktiveringsenergien til en kjemisk reaksjon
  • 3 Hvordan påvirker aktiveringsenergien hastigheten til en reaksjon?
  • 4 Eksempler på beregning av aktiveringsenergi
  • 5 referanser

Hva består det av??

Med utgangspunkt i konseptet med kollisjoner mellom molekyler for å initiere de kjemiske reaksjonene som er beskrevet tidligere, kan det sies at det er en minimumsmengde energi som kreves for at en kollisjon skal oppstå.

Så, hvis energien verdien er mindre enn minstekravet, rett og slett blir ingen endring mellom molekyler etter innlevering av kollisjonen, noe som betyr at når denne energien er fraværende, de artene som er involvert fortsatt i stor grad intakt og vil ikke skje noen endring på grunn av dette sjokk.

I denne rekkefølgen av ideer kalles den minste energi som trengs for en forandring som oppstår etter en kollisjon mellom molekyler, aktiveringsenergi.

Med andre ord, molekylene som er involvert i et sjokk, må ha en mengde total kinetisk energi med en størrelse som er lik eller større enn aktiveringsenergien, slik at en kjemisk reaksjon kan oppstå.

Også i mange tilfeller kolliderer molekylene og oppstår en ny art som kalles aktivert kompleks, struktur som også kalles "overgangsstatus" fordi den bare eksisterer midlertidig.

Det er forårsaket av reaktantartene på grunn av kollisjonen og før dannelsen av produktene av reaksjonen.

Aktivert kompleks

Det aktiverte komplekset som er nevnt ovenfor, danner en art som har svært lav stabilitet, men som i sin tur har en stor mengde potensiell energi.

Følgende diagram viser transformasjonen av reaktanter til produkter uttrykt i form av energi og bemerker at størrelsen på energien til det aktiverte komplekset som dannes er betydelig større enn det for reaktantene og produktene..

Hvis produktene i slutten av reaksjonen har en større stabilitet enn reaktantstoffene, oppstår energiutslipp i form av varme, hvilket gir en eksoterm reaksjon..

Tvert imot, hvis reaktantene resulterer i en stabilitet som er større enn produktene, betyr det at reaksjonsblandingen manifesterer en absorpsjon av energi i form av varme fra omgivelsene, noe som resulterer i en endoterm reaksjon..

På samme måte, hvis en sak eller den andre oppstår, må det opprettes et diagram, som det tidligere vist, hvor den potensielle energien til systemet som reagerer mot fremdriften eller fremdriften av reaksjonen, blir plottet..

På den måten oppnås de potensielle energiendringene som skjer når reaksjonen pågår, og reaktantene omdannes til produkter.

Hvordan beregnes det?

Aktiveringsenergien til en kjemisk reaksjon er nært knyttet til hastighetskonstanten for den reaksjonen, og avhengigheten av denne konstanten på temperaturen er representert ved Arrhenius-ligningen:

k = ae-Ea / RT

I dette uttrykket k representerer reaksjonens hastighetskonstant (som avhenger av temperaturen) og parameteren En det kalles frekvensfaktor, og det er et mål for frekvensen av intermolekylekollisjoner.

For sin del, og uttrykker grunnlaget for serien av naturlige logaritmer. Den heves til en kraft som er lik den negative kvoten til aktiveringsenergien (Ea) mellom produktet som kommer fra gaskonstanten (R) og den absolutte temperaturen (T) av systemet for å vurdere.

Det skal bemerkes at frekvensfaktoren kan betraktes som en konstant i visse reaksjonssystemer over et bredt temperaturområde.

Denne matematiske uttrykket ble påstått først av den nederlandske fødte kjemiker Jacobus Henricus Van't Hoff i 1884, men som ga vitenskapelig gyldighet og tolket sitt premiss var den svenske kjemikeren Svante Arrhenius opprinnelse, i 1889.

Beregning av aktiveringsenergien til en kjemisk reaksjon

Arrhenius-ligningen peker på den direkte proporsjonalitet som eksisterer mellom hastighetskonstanten av en reaksjon og frekvensen av sammenstøtene mellom molekyler.

Også denne ligningen kan representeres på en mer praktisk måte ved å anvende egenskapen til naturlige logaritmer til hver side av ligningen, og oppnå:

ln k = ln A - Ea / RT

Når du omordner betingelsene for å få ligningen til en linje (y = mx + b), oppnås følgende uttrykk:

ln k = (- Ea / R) (1 / T) + ln A

Så, når konstruksjon av en graf av ln k mot 1 / T en rett linje, hvor ln k oppnås representerer y-koordinaten, (-Ea / R) representerer helningen av linjen (m), (1 / T) representerer koordinaten x, og ln A representerer krysset med aksen til ordinatene (b).

Som det kan ses, er hellingen som følge av denne beregningen lik verdien av -Ea / R. Dette innebærer at dersom det er ønskelig å oppnå verdien av aktiveringsenergien ved hjelp av dette uttrykket, bør en enkel clearing utføres, hvilket resulterer i:

Ea = -mR

Her vet vi verdien av m og R er en konstant lik 8,314 J / K · mol.

Hvordan påvirker aktiveringsenergien hastigheten til en reaksjon?

Når man prøver å lage et bilde av aktiveringsenergien, kan det betraktes som en barriere som ikke tillater en reaksjon mellom de lavere energimolekylene.

Som i en vanlig reaksjon skjer at antall molekyler som kan reagere er ganske store, kan hastigheten - og ekvivalent den kinetiske energien til disse molekylene - være svært variabel.

Det skjer vanligvis at bare en liten del av totaliteten av molekylene som opplever en kollisjon - de som har større bevegelseshastighet - presenterer nok kinetisk energi for å kunne overvinne størrelsen på aktiveringsenergien. Så, disse molekylene er egnede og kan være en del av reaksjonen.

I henhold til Arrhenius-ligningen, den negative fortegn som går forut for forholdet mellom aktiveringsenergien og produktet av gasskonstanten ved den absolutte temperatur innebærer at den hastighetskonstanten avtar presenterer med en økning i aktiveringsenergi, så vel som en vekst når temperaturen øker.

Eksempler på beregning av aktiveringsenergi

For å beregne aktiveringsenergien ved å konstruere en graf som, i henhold til Arrhenius-ligningen, må være hastighetskonstantene for dekomponeringsreaksjonen av acetaldehyd ble målt ved fem forskjellige temperaturer, og det er ønskelig å bestemme aktiveringsenergien for reaksjonen, som uttrykkes som:

CH3CHO (g) → CH4(g) + CO (g)

Dataene for de fem målingene er følgende:

k (1 / M1/2· S): 0,011 - 0,035 - 0,105 - 0,343 - 0,789

T (K): 700 - 730 - 760 - 790 - 810

Først, for å løse denne hemmeligheten og bestemme aktiveringsenergi er å bygge et plott av ln k vs 1 / T (y vs x) for å oppnå en rett linje og herfra tar skråningen og finne verdien av Ea, som forklart.

Ved å transformere dataene til målingene, i henhold til Arrhenius-ligningen [ln k = (- Ea / R) (1 / T) + In A], finner du følgende verdier for henholdsvis y og x:

ln k: (-4,51) - (-3,35) - (-2,254) - (-1,070) - (-0,237)

1 / T (K-1): 1,43 * 10-3 - 1,37 * 10-3 - 1,32 * 10-3 - 1,27 * 10-3 - 1,23 * 10-3

Av disse verdiene og ved hjelp av matematisk beregning av hellingen - enten i en datamaskin eller i en kalkulator, ved hjelp av uttrykket m = (Y2-og1) / (X2-X1) eller ved hjelp av den lineære regresjonsmetoden - oppnår vi at m = -Ea / R = -2.09 * 104 K. Så:

Ea = (8,314 J / K · mol) (2,09 * 104 K)

= 1,74 * 105 = 1,74 * 102 kJ / mol

For å bestemme andre aktiveringsaktiver ved hjelp av den grafiske måten utføres en lignende prosedyre.

referanser

  1. Wikipedia. (N.d.). Aktiveringsenergi. Hentet fra en.wikipedia.org
  2. Chang, R. (2007). Kjemi, niende utgave. Mexico: McGraw-Hill.
  3. Britannica, E. (s.f.). Aktiveringsenergi. Hentet fra britannica.com
  4. Moore, J.W. og Pearson, R.G. (1961). Kinetikk og mekanisme. Hentet fra books.google.co.ve
  5. Kaesche, H. (2003). Korrosjon av metaller: Fysisk-kjemiske prinsipper og aktuelle problemer. Hentet fra books.google.co.ve