一部の化学反応は反応物が接触するとすぐに始まりますが、他の多くの化学反応では、 化学物質は、活性化を提供できる外部エネルギー源が供給されるまで反応しません エネルギー。 近接した反応物がすぐに化学反応を起こさない理由はいくつかありますが、それは重要です どのタイプの反応が活性化エネルギーを必要とし、どのくらいのエネルギーが必要で、どの反応が進行するかを知るために すぐに。 そうして初めて、化学反応を安全な方法で開始および制御できます。
TL; DR（長すぎる; 読んでいない）
活性化エネルギーは、化学反応を開始するために必要なエネルギーです。 一部の反応は、反応物が一緒になるとすぐに進行しますが、他の多くの反応では、反応物を近接して配置するだけでは不十分です。 反応を進めるには、活性化エネルギーを供給する外部エネルギー源が必要です。
活性化エネルギーの定義
活性化エネルギーを定義するには、化学反応の開始を分析する必要があります。 このような反応は、分子が電子を交換するとき、または反対の電荷を持つイオンが一緒になるときに発生します。 分子が電子を交換するには、電子を分子に結び付けたままにする結合を切断する必要があります。 イオンの場合、正に帯電したイオンは電子を失っています。 どちらの場合も、最初の結合を壊すためにエネルギーが必要です。
外部エネルギー源は、問題の電子を取り除き、化学反応を進行させるために必要なエネルギーを提供することができます。 活性化エネルギーの単位は、キロジュール、キロカロリー、キロワット時などの単位です。 反応が進行すると、それはエネルギーを放出し、自立します。 活性化エネルギーは、化学反応を開始させるために、最初にのみ必要です。
この分析に基づいて、活性化エネルギーは、化学反応を開始するために必要な最小エネルギーとして定義されます。 エネルギーが外部ソースから反応物に供給されると、分子は加速し、より激しく衝突します。 激しい衝突は電子を自由にノックし、結果として生じる原子またはイオンは互いに反応してエネルギーを放出し、反応を続けます。
活性化エネルギーを必要とする化学反応の例
活性化エネルギーを必要とする最も一般的なタイプの反応には、多くの種類の火災または燃焼が含まれます。 これらの反応は、酸素と炭素を含む材料を組み合わせます。 炭素は燃料中の他の元素と既存の分子結合を持っていますが、酸素ガスは2つの酸素原子が結合して存在します。 炭素と酸素は通常、既存の分子結合が強すぎて通常の分子衝突では破壊できないため、互いに反応しません。 マッチからの炎や火花などの外部エネルギーが結合の一部を破壊すると、結果として生じる酸素原子と炭素原子が反応してエネルギーを放出し、燃料がなくなるまで火を続けます。
別の例は、爆発性混合物を形成する水素と酸素です。 水素と酸素を室温で混ぜても何も起こりません。 水素ガスと酸素ガスはどちらも、2つの原子が結合した分子で構成されています。 これらの結合の一部が、たとえば火花によって破壊されるとすぐに、爆発が発生します。 火花はいくつかの分子に余分なエネルギーを与えるので、それらはより速く動き、衝突し、結合を壊します。 一部の酸素原子と水素原子が結合して水分子を形成し、大量のエネルギーを放出します。 このエネルギーは、より多くの分子を加速し、より多くの結合を切断し、より多くの原子を反応させ、爆発を引き起こします。
活性化エネルギーは、化学反応の開始と制御に関して有用な概念です。 反応に活性化エネルギーが必要な場合、反応物は安全に一緒に保存でき、 活性化エネルギーが外部から供給されるまで、対応する反応は起こりません ソース。 たとえば、金属ナトリウムや水など、活性化エネルギーを必要としない化学反応の場合、 反応物は、誤って接触して制御不能になることがないように注意深く保管する必要があります。 反応。