אנרגיית הפעלה של תגובת שעון יוד

הרבה סטודנטים מתקדמים לכימיה בתיכון ובמכללות מבצעים ניסוי המכונה תגובת "שעון יוד", בו מימן מי חמצן מגיב עם יוד ליצירת יוד, וה יוד מגיב לאחר מכן עם יון תיוסולפאט עד לתיאוסולפט מְאוּכָּל. בשלב זה, פתרונות התגובה הופכים לכחולים בנוכחות עמילן. הניסוי עוזר לתלמידים להבין את היסודות של קינטיקה כימית - המהירות שבה מתרחשות התגובות.

תגובות כימיות הן "חיוביות" תרמודינמית אם האנרגיה הכוללת של המוצרים נמוכה מהאנרגיה הכוללת של המגיבים. היווצרות מוצרים, לעומת זאת, מחייבת תחילה שבירת קשר בתגובות, והאנרגיה הנדרשת לשבירתם מייצגת מחסום אנרגיה המכונה "אנרגיית ההפעלה", או Ea.

קביעת אנרגיית ההפעלה דורשת נתונים קינטיים, כלומר, קבוע הקצב, k, של התגובה הנקבעת במגוון טמפרטורות. לאחר מכן התלמיד בונה גרף של ln k על ציר y ו- 1 / T על ציר x, כאשר T היא הטמפרטורה בקלווין. נקודות הנתונים צריכות ליפול לאורך קו ישר, שיפועו שווה ל- (-Ea / R), כאשר R הוא קבוע הגז האידיאלי.

העלילה של (ln k) לעומת (1 / T) לתגובת שעון היוד צריכה לחשוף שיפוע של בערך -6230. לפיכך, (-Ea / R) = -6230. שימוש בקבוע גז אידיאלי של R = 8.314 J / K.mol נותן Ea = 6800 * 8.314 = 51,800 J / mol, או 51.8 kJ / mol.