იოდის საათის რეაქციის აქტივაციის ენერგია

საშუალო სკოლისა და კოლეჯის ქიმიის მრავალი სტუდენტი ატარებს ექსპერიმენტს, რომელსაც უწოდებენ "იოდის საათის" რეაქციას, რომელშიც წყალბადის პეროქსიდი რეაგირებს იოდიდთან და ქმნის იოდს, ხოლო იოდი რეაგირებს თიოსულფატის იონთან, სანამ თიოსულფატი არ მიიღება მოხმარებული. ამ დროს, რეაქციის ხსნარები სახამებლის არსებობისას ლურჯდება. ექსპერიმენტი ეხმარება სტუდენტებს გააცნობიერონ ქიმიური კინეტიკის საფუძვლები - სიჩქარე, რომლითაც ხდება რეაქციები.

ქიმიური რეაქციები თერმოდინამიკურად ”ხელსაყრელია”, თუ პროდუქციის საერთო ენერგია უფრო დაბალია, ვიდრე რეაქტიული ნივთიერებების საერთო ენერგია. პროდუქტების წარმოქმნას, პირველ რიგში, საჭიროა რეაქტიული ნივთიერებების კავშირის გატეხვა, ხოლო მათი გასატეხად საჭირო ენერგია წარმოადგენს ენერგეტიკულ ბარიერს, რომელსაც "გააქტიურების ენერგია" ან Ea ეწოდება.

აქტივაციის ენერგიის განსაზღვრა საჭიროებს კინეტიკურ მონაცემებს, ანუ სიჩქარის მუდმივობას, k, სხვადასხვა ტემპერატურაზე განსაზღვრულ რეაქციას. ამის შემდეგ მოსწავლე აგებს ln k გრაფიკს y ღერძზე და 1 / T x ღერძზე, სადაც T არის ტემპერატურა კელვინში. მონაცემთა წერტილები უნდა დაეცეს სწორი ხაზის გასწვრივ, რომლის დახრილობა ტოლია (-Ea / R), სადაც R არის იდეალური აირის მუდმივა.

ნაკვეთი (ln k) vs. (1 / ტ) იოდის საათის რეაქციისთვის უნდა გამოავლინოს ფერდობზე დაახლოებით -6230. ამრიგად, (-Ea / R) = -6230. გაზის იდეალური მუდმივის გამოყენებით R = 8.314 J / K.mol იძლევა Ea = 6800 * 8.314 = 51,800 J / მოლ, ან 51.8 კჯ / მოლ.