მიუხედავად იმისა, რომ ზოგიერთი ქიმიური რეაქცია იწყება რეაქტიული ნივთიერებების კონტაქტისთანავე, მრავალი სხვასთვის, ქიმიკატები ვერ ახდენენ რეაგირებას, სანამ არ მიეწოდება ენერგიის გარე წყარო, რომელსაც შეუძლია გააქტიურება ენერგია არსებობს რამდენიმე მიზეზი, რომ რეაქტივები ახლომახლო არ შეიძლება დაუყოვნებლივ ჩაერთონ ქიმიურ რეაქციაში, მაგრამ ეს მნიშვნელოვანია იცოდეთ რომელი ტიპის რეაქციები საჭიროებს აქტივაციის ენერგიას, რამდენი ენერგიაა საჭირო და რომელი რეაქციები მიმდინარეობს მაშინვე მხოლოდ ამის შემდეგ შეიძლება ქიმიური რეაქციების დაწყება და კონტროლი უსაფრთხო გზით.
TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)
აქტივაციის ენერგია არის ენერგია, რომელიც საჭიროა ქიმიური რეაქციის დასაწყებად. ზოგიერთი რეაქცია რეაქტორების გაერთიანებისთანავე მიმდინარეობს, მაგრამ მრავალი სხვა, რეაქტორების სიახლოვეს განთავსება არ არის საკმარისი. ენერგიის გარე წყარო აქტივაციის ენერგიის მომარაგებისთვის საჭიროა რეაქციის გასაგრძელებლად.
აქტივაციის ენერგიის განმარტება
აქტივაციის ენერგიის დასადგენად საჭიროა გაანალიზდეს ქიმიური რეაქციების დაწყება. ასეთი რეაქციები ხდება მაშინ, როდესაც მოლეკულები ელექტრონებს ანაცვლებენ ან საპირისპირო მუხტის მქონე იონების გაერთიანება ხდება. მოლეკულების ელექტრონების გაცვლისთვის, ბმულები, რომლებიც ელექტრონებს აკავშირებს მოლეკულასთან, უნდა გაიშალოს. იონებისთვის დადებითად დამუხტულმა იონებმა დაკარგეს ელექტრონი. ორივე შემთხვევაში ენერგია საჭიროა საწყისი ობლიგაციების გასატეხად.
ენერგიის გარე წყაროს შეუძლია უზრუნველყოს ენერგია, რომელიც საჭიროა ელექტრონების განდევნისთვის და ქიმიური რეაქციის წარმოების შესაძლებლობა. აქტივაციის ენერგიის ერთეულები არის ერთეულები, როგორიცაა კილოჯოლები, კილოკალორიები ან კილოვატ საათები. მას შემდეგ, რაც რეაქცია მიმდინარეობს, ის ენერგიას ათავისუფლებს და თვითგამორკვეულია. აქტივაციის ენერგია საჭიროა მხოლოდ დასაწყისში, ქიმიური რეაქციის დასაწყებად.
ამ ანალიზის საფუძველზე, აქტივაციის ენერგია განისაზღვრება, როგორც მინიმალური ენერგია, რომელიც საჭიროა ქიმიური რეაქციის დასაწყებად. როდესაც ენერგია მიეწოდება რეაქტორებს გარე წყაროდან, მოლეკულები ჩქარდება და უფრო ძლიერად ეჯახება ერთმანეთს. ძალადობრივი შეჯახება ელექტრონებს ათავისუფლებს და შედეგად მიღებული ატომები ან იონები რეაგირებენ ერთმანეთთან ენერგიის გამოსათავისუფლებლად და რეაქციის შენარჩუნების მიზნით.
ქიმიური რეაქციების მაგალითები, რომლებიც საჭიროებს აქტივაციის ენერგიას
ყველაზე გავრცელებული ტიპის რეაქცია, რომელიც მოითხოვს აქტივაციის ენერგიას, მოიცავს მრავალი სახის ხანძარს ან წვას. ეს რეაქციები აერთიანებს ჟანგბადს და მასალას, რომელიც შეიცავს ნახშირბადს. ნახშირბადს აქვს არსებული მოლეკულური ბმები საწვავის სხვა ელემენტებთან, ხოლო ჟანგბადის გაზი არსებობს, როგორც ჟანგბადის ორი ატომი, რომლებიც ერთმანეთთან არის დაკავშირებული. ნახშირბადი და ჟანგბადი ჩვეულებრივ არ რეაგირებენ ერთმანეთზე, რადგან არსებული მოლეკულური კავშირები ძალიან ძლიერია, რომ ჩვეულებრივი მოლეკულური შეჯახებების შედეგად გაყოფილი იყოს. როდესაც გარე ენერგია, როგორიცაა ასანთის ალი ან ნაპერწკალი, გატეხავს ზოგიერთ ბმას, შედეგად მიღებული ჟანგბადი და ნახშირბადის ატომები რეაგირებენ ენერგიის გამოყოფაზე და აგრძელებენ ცეცხლს, სანამ არ იწვავს საწვავი.
კიდევ ერთი მაგალითია წყალბადის და ჟანგბადის ფორმირებადი ასაფეთქებელი ნარევი. თუ წყალბადის და ჟანგბადის ერთმანეთში შერევა ხდება, არაფერი ხდება. როგორც წყალბადის, ისე ჟანგბადის გაზი შედგება მოლეკულებისგან, რომლებსაც ორი ატომი აქვთ დაკავშირებული. როგორც კი ამ ობლიგაციების ზოგიერთი ნაწილი გაწყდება, მაგალითად, ნაპერწკალით, ხდება აფეთქება. ნაპერწკალი რამდენიმე მოლეკულას აძლევს დამატებით ენერგიას, ასე რომ, ისინი უფრო სწრაფად მოძრაობენ და ეჯახებიან ერთმანეთს, ანადგურებენ კავშირებს. ჟანგბადის და წყალბადის ატომები აერთიანებენ წყლის მოლეკულების წარმოქმნას და დიდი რაოდენობით ენერგიას გამოყოფენ. ეს ენერგია უფრო მეტ მოლეკულას აჩქარებს, მეტ კავშირს არღვევს და მეტ ატომს რეაგირებს, რის შედეგადაც აფეთქება ხდება.
აქტივაციის ენერგია სასარგებლო ცნებაა, როდესაც საქმე ეხება ქიმიური რეაქციების წამოწყებასა და კონტროლს. თუ რეაქცია მოითხოვს აქტივაციის ენერგიას, რეაქტივები შეიძლება უსაფრთხოდ შეინახოთ და შესაბამისი რეაქცია არ მოხდება მანამ, სანამ აქტივაციის ენერგია არ მიეწოდება გარედან წყარო. ქიმიური რეაქციებისათვის, რომელთაც არ სჭირდებათ აქტივაციის ენერგია, მაგალითად, ნატრიუმი და წყალი, მაგალითად, რეაქტიული ნივთიერებები ფრთხილად უნდა იყოს შენახული, რათა შემთხვევით არ მოვიდეს კონტაქტში და გამოიწვიოს უკონტროლო რეაქცია