Πολλοί προχωρημένοι μαθητές χημείας γυμνασίου και κολεγίου εκτελούν ένα πείραμα γνωστό ως αντίδραση «ιωδίου-ρολογιού», στο οποίο το υδρογόνο το υπεροξείδιο αντιδρά με το ιωδίδιο για να σχηματίσει ιώδιο και το ιώδιο στη συνέχεια αντιδρά με ιόν θειοθειικού άλατος έως ότου το θειοθειικό καταναλώθηκε. Σε αυτό το σημείο, τα διαλύματα αντίδρασης γίνονται μπλε παρουσία αμύλου. Το πείραμα βοηθά τους μαθητές να κατανοήσουν τις βασικές αρχές της χημικής κινητικής - τις ταχύτητες με τις οποίες λαμβάνουν χώρα οι αντιδράσεις.
Ενέργεια ενεργοποίησης
Οι χημικές αντιδράσεις είναι θερμοδυναμικά «ευνοϊκές» εάν η συνολική ενέργεια των προϊόντων είναι χαμηλότερη από τη συνολική ενέργεια των αντιδρώντων. Ο σχηματισμός των προϊόντων, ωστόσο, πρώτα απαιτεί θραύση δεσμού στα αντιδραστήρια, και η ενέργεια που απαιτείται για τη διάσπασή τους αντιπροσωπεύει ένα ενεργειακό φράγμα γνωστό ως «ενέργεια ενεργοποίησης», ή Ea.
Μέτρηση ενέργειας ενεργοποίησης
Ο προσδιορισμός της ενέργειας ενεργοποίησης απαιτεί κινητικά δεδομένα, δηλαδή τη σταθερά ρυθμού, k, της αντίδρασης που προσδιορίζεται σε μια ποικιλία θερμοκρασιών. Ο μαθητής στη συνέχεια κατασκευάζει ένα γράφημα ln k στον άξονα y και 1 / T στον άξονα x, όπου το Τ είναι η θερμοκρασία στο Kelvin. Τα σημεία δεδομένων πρέπει να πέφτουν κατά μήκος μιας ευθείας γραμμής, η κλίση της οποίας είναι ίση με (-Ea / R), όπου το R είναι η ιδανική σταθερά αερίου.
Ενέργεια ενεργοποίησης ιωδίου-ρολογιού
Το οικόπεδο του (ln k) εναντίον (1 / T) για την αντίδραση ρολογιού ιωδίου θα πρέπει να αποκαλύψει μια κλίση περίπου -6230. Έτσι, (-Ea / R) = -6230. Χρησιμοποιώντας μια ιδανική σταθερά αερίου R = 8,314 J / K.mol δίνει Ea = 6800 * 8,314 = 51,800 J / mol, ή 51,8 kJ / mol.