Si certaines réactions chimiques se déclenchent dès le contact des réactifs, pour beaucoup d'autres, la les produits chimiques ne réagissent pas jusqu'à ce qu'ils soient alimentés par une source d'énergie externe pouvant fournir l'activation énergie. Il y a plusieurs raisons pour lesquelles les réactifs à proximité peuvent ne pas s'engager immédiatement dans une réaction chimique, mais il est important savoir quels types de réactions nécessitent une énergie d'activation, quelle quantité d'énergie est nécessaire et quelles réactions se déroulent immédiatement. Ce n'est qu'alors que les réactions chimiques peuvent être initiées et contrôlées de manière sûre.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
L'énergie d'activation est l'énergie nécessaire pour démarrer une réaction chimique. Certaines réactions se déroulent immédiatement lorsque les réactifs sont réunis, mais pour beaucoup d'autres, il ne suffit pas de placer les réactifs à proximité immédiate. Une source d'énergie externe pour fournir l'énergie d'activation est nécessaire pour que la réaction se déroule.
Une définition de l'énergie d'activation
Pour définir l'énergie d'activation, l'initiation des réactions chimiques doit être analysée. De telles réactions se produisent lorsque des molécules échangent des électrons ou lorsque des ions de charges opposées sont réunis. Pour que les molécules échangent des électrons, les liaisons qui maintiennent les électrons liés à une molécule doivent être rompues. Pour les ions, les ions chargés positivement ont perdu un électron. Dans les deux cas, de l'énergie est nécessaire pour rompre les liaisons initiales.
Une source d'énergie externe peut fournir l'énergie nécessaire pour déloger les électrons en question et permettre à la réaction chimique de se dérouler. Les unités d'énergie d'activation sont des unités telles que les kilojoules, les kilocalories ou les kilowattheures. Une fois la réaction en cours, elle libère de l'énergie et s'auto-entretient. L'énergie d'activation n'est nécessaire qu'au début, pour permettre à la réaction chimique de démarrer.
Sur la base de cette analyse, l'énergie d'activation est définie comme l'énergie minimale requise pour démarrer une réaction chimique. Lorsque de l'énergie est fournie aux réactifs à partir d'une source externe, les molécules accélèrent et entrent en collision plus violemment. Les collisions violentes libèrent des électrons et les atomes ou ions résultants réagissent les uns avec les autres pour libérer de l'énergie et maintenir la réaction.
Exemples de réactions chimiques nécessitant une énergie d'activation
Le type de réaction le plus courant nécessitant une énergie d'activation implique de nombreux types d'incendie ou de combustion. Ces réactions combinent l'oxygène avec un matériau qui contient du carbone. Le carbone a des liaisons moléculaires existantes avec d'autres éléments dans le carburant tandis que l'oxygène gazeux existe sous forme de deux atomes d'oxygène liés ensemble. Le carbone et l'oxygène ne réagissent normalement pas l'un avec l'autre car les liaisons moléculaires existantes sont trop fortes pour être rompues par des collisions moléculaires ordinaires. Lorsqu'une énergie externe telle qu'une flamme d'allumette ou une étincelle brise certaines liaisons, les atomes d'oxygène et de carbone qui en résultent réagissent pour libérer de l'énergie et entretenir un feu jusqu'à ce qu'il soit à court de carburant.
Un autre exemple est l'hydrogène et l'oxygène formant un mélange explosif. Si l'hydrogène et l'oxygène sont mélangés à température ambiante, rien ne se passe. L'hydrogène et l'oxygène gazeux sont tous deux constitués de molécules avec deux atomes liés ensemble. Dès que certains de ces liens sont rompus, par exemple par une étincelle, une explosion se produit. L'étincelle donne de l'énergie supplémentaire à quelques molécules pour qu'elles se déplacent plus rapidement et entrent en collision, brisant leurs liens. Certains atomes d'oxygène et d'hydrogène se combinent pour former des molécules d'eau, libérant une grande quantité d'énergie. Cette énergie accélère plus de molécules, brise plus de liaisons et permet à plus d'atomes de réagir, entraînant l'explosion.
L'énergie d'activation est un concept utile lorsqu'il s'agit d'initier et de contrôler des réactions chimiques. Si une réaction nécessite de l'énergie d'activation, les réactifs peuvent être stockés ensemble en toute sécurité, et le la réaction correspondante n'aura pas lieu tant que l'énergie d'activation ne sera pas fournie par un la source. Pour les réactions chimiques qui ne nécessitent pas d'énergie d'activation, comme le sodium métallique et l'eau par exemple, le les réactifs doivent être stockés avec soin afin qu'ils n'entrent pas en contact accidentellement et provoquent une réaction.