Энергия активации химических реакций

Скорость химических реакций зависит от концентрации и температуры.

С увеличением температуры увеличивается число соударений, приводящих к появлению молекул нового типа. Чтобы образовать новые молекулы необходимо вначале разорвать связи между атомами и молекулами исходных веществ. На это надо затратить определенную энергию.

Поэтому предположили, что для взаимодействия молекулы должны обладать энергией не ниже некоторого уровня Е. Е_акт – называется энергией активации.

Молекулы обладают потенциальной и кинетической энергией. Потенциальная энергия представляет собой энергию электронов, движущихся по орбитам. Эту энергию можно считать электронной или химической, поскольку она выделяется при химических реакциях. Кинетическая энергия – энергия теплового, хаотического движения, которая складывается из поступательного, вращательного и колебательного движения.

Для того чтобы произошла реакция, чтобы произошло образование общих электронных пар реагирующих частиц, их потенциальная энергия должна в начале возрасти, то есть реагирующие частицы должны получить энергию. Это связано с тем, что при сближении частиц их одноименно заряженные оболочки испытывают отталкивание.

Рис. Столкновение молекул.

Сплошная кривая — потенциальная энергия молекул А и В в зависимости от расстояния между ними. Как видно из рисунка, их тепловая энергия Е_Т, меньше энергии активации Е_а. Следовательно, реакция не происходит, так как молекулы не могут достаточно сблизиться. Пунктирная линия показывает относительное движение молекул.

Вдали друг от друга молекула А обладает энергией, а молекула В — энергией _. Общая энергия обеих с молекул равна

Е_А + Е_В =Е_Т.

При сближении молекул между ними появляются силы отталкивания, стремятся отдалить молекулу А от молекулы В. Когда расстояние между молекулами велико, вся энергия молекул находится в форме кинетической энергии. При сближении часть кинетической энергии превращается в потенциальную. На рисунке показан случай, когда Е_Т меньше энергетического барьера Е_а, и молекулы не могу даже подойти друг к другу настолько близко, чтобы произошла реакция.

Высоту пика Е_а обычно называют энергией активации.

Энергия, необходимая для преодоления сил отталкивания электронных оболочек при сближении реагирующих частиц называется энергией активации.

Энергия активации представляет энергетический барьер для частиц, вступающих в реакцию. Обычно активация происходит за счет кинетической энергии.

Химическая реакция происходит только в том случае, если молекулы за счет своей кинетической энергии сумеют преодолеть энергетический барьер отталкивания электронных облаков. Не всякое столкновение приводит к химической реакции, а лишь столкновение частиц, обладающих кинетической энергией, которая не меньше энергии активации.