Dok neke kemijske reakcije započinju čim reaktanti dođu u kontakt, za mnoge druge, kemikalije ne reagiraju dok se ne opskrbe vanjskim izvorom energije koji može osigurati aktivaciju energije. Postoji nekoliko razloga zbog kojih reaktanti u neposrednoj blizini možda neće odmah ući u kemijsku reakciju, ali je važno znati koje vrste reakcija zahtijevaju energiju aktivacije, koliko je energije potrebno i koje se reakcije odvijaju odmah. Tek tada se kemijske reakcije mogu pokrenuti i kontrolirati na siguran način.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
Energija aktivacije je energija potrebna za pokretanje kemijske reakcije. Neke se reakcije odvijaju odmah kad se reaktanti sjedine, ali za mnoge druge njihovo stavljanje u neposrednu blizinu nije dovoljno. Za nastavak reakcije potreban je vanjski izvor energije za opskrbu energijom aktivacije.
Definicija energije aktivacije
Da bi se definirala energija aktivacije, mora se analizirati iniciranje kemijskih reakcija. Takve se reakcije događaju kada molekule izmjenjuju elektrone ili kada se okupljaju ioni s suprotnim nabojima. Da bi molekule mogle razmijeniti elektrone, veze koje drže elektrone vezane za molekulu moraju se prekinuti. Za ione su pozitivno nabijeni ioni izgubili elektron. U oba slučaja potrebna je energija za razbijanje početnih veza.
Vanjski izvor energije može pružiti energiju potrebnu za istiskivanje dotičnih elektrona i omogućiti nastavak kemijske reakcije. Jedinice aktivacijske energije su jedinice poput kilodžula, kilokalorija ili kilovat sati. Jednom kad reakcija krene, ona oslobađa energiju i samoodrživa se. Energija aktivacije potrebna je samo na početku, kako bi kemijska reakcija započela.
Na temelju ove analize energija aktivacije definirana je kao minimalna energija potrebna za pokretanje kemijske reakcije. Kad se reaktanti energijom isporučuju iz vanjskog izvora, molekule se ubrzavaju i snažnije sudaraju. Nasilni sudari oslobađaju elektrone, a rezultirajući atomi ili ioni međusobno reagiraju oslobađajući energiju i održavajući reakciju.
Primjeri kemijskih reakcija kojima je potrebna energija aktivacije
Najčešća vrsta reakcije koja zahtijeva energiju aktiviranja uključuje mnoge vrste požara ili izgaranja. Te reakcije kombiniraju kisik s materijalom koji sadrži ugljik. Ugljik ima postojeće molekularne veze s ostalim elementima u gorivu, dok plin kisik postoji kao dva atoma kisika povezana zajedno. Ugljik i kisik obično ne reagiraju jedni s drugima jer su postojeće molekularne veze prejake da bi se mogle prekinuti uobičajenim molekularnim sudarima. Kada vanjska energija poput plamena šibice ili iskre prekine neke veze, rezultirajući atomi kisika i ugljika reagiraju na oslobađanje energije i održavaju vatru dok ne ostane bez goriva.
Sljedeći je primjer vodik i kisik koji tvore eksplozivnu smjesu. Ako se vodik i kisik pomiješaju na sobnoj temperaturi, ništa se neće dogoditi. I vodik i plin kisik sastoje se od molekula s dva atoma povezana zajedno. Čim neke od tih veza puknu, na primjer iskrom, nastaje eksplozija. Iskra daje nekoliko molekula dodatnu energiju pa se brže kreću i sudaraju, prekidajući njihove veze. Neki atomi kisika i vodika kombiniraju se i tvore molekule vode, oslobađajući veliku količinu energije. Ova energija ubrzava više molekula, prekidajući više veza i dopuštajući više atoma da reagiraju, što rezultira eksplozijom.
Energija aktivacije koristan je koncept kada je riječ o pokretanju i kontroliranju kemijskih reakcija. Ako reakciji treba energija aktivacije, reaktanti se mogu sigurno pohraniti zajedno odgovarajuća reakcija neće se dogoditi dok se energija aktivacije ne opskrbljuje izvana izvor. Za kemijske reakcije kojima nije potrebna energija aktivacije, poput metalnog natrija i vode, na primjer reaktanti se moraju čuvati pažljivo kako ne bi slučajno došli u kontakt i izazvali nekontroliranu reakciju reakcija.
