Многие продвинутые школьники и студенты-химики проводят эксперимент, известный как реакция «йод-часы», в которой водород пероксид реагирует с йодидом с образованием йода, а йод впоследствии реагирует с тиосульфат-ионом до тех пор, пока тиосульфат не будет потребляется. В этот момент реакционные растворы становятся синими в присутствии крахмала. Эксперимент помогает студентам понять основы химической кинетики - скорость, с которой происходят реакции.
Энергия активации
Химические реакции являются термодинамически «благоприятными», если общая энергия продуктов ниже, чем общая энергия реагентов. Однако для образования продуктов сначала требуется разрыв связей в реагентах, а энергия, необходимая для их разрыва, представляет собой энергетический барьер, известный как «энергия активации» или Ea.
Измерение энергии активации
Для определения энергии активации требуются кинетические данные, то есть константа скорости k реакции, определенная при различных температурах. Затем ученик строит график ln k по оси y и 1 / T по оси x, где T - температура в Кельвинах. Точки данных должны располагаться вдоль прямой линии, наклон которой равен (-Ea / R), где R - постоянная идеального газа.
Энергия активации йодных часов
Сюжет (ln k) vs. (1 / T) для часовой реакции йода должна иметь наклон около -6230. Таким образом, (-Ea / R) = -6230. Использование постоянной идеального газа R = 8,314 Дж / кмоль дает Ea = 6800 * 8,314 = 51 800 Дж / моль, или 51,8 кДж / моль.