В то время как некоторые химические реакции начинаются, как только реагенты вступают в контакт, для многих других химические вещества не вступают в реакцию до тех пор, пока не будут подключены к внешнему источнику энергии, который может обеспечить активацию энергия. Есть несколько причин, по которым реагенты, находящиеся в непосредственной близости, не могут сразу вступить в химическую реакцию, но это важно. чтобы знать, какие типы реакций требуют энергии активации, сколько энергии требуется и какие реакции протекают немедленно. Только тогда можно безопасно инициировать и контролировать химические реакции.
TL; DR (слишком длинный; Не читал)
Энергия активации - это энергия, необходимая для начала химической реакции. Некоторые реакции протекают немедленно, когда реагенты собираются вместе, но для многих других размещения реагентов в непосредственной близости недостаточно. Для протекания реакции требуется внешний источник энергии для подачи энергии активации.
Определение энергии активации
Чтобы определить энергию активации, необходимо проанализировать начало химических реакций. Такие реакции происходят, когда молекулы обмениваются электронами или когда ионы с противоположными зарядами сближаются. Чтобы молекулы могли обмениваться электронами, связи, удерживающие электроны в молекуле, должны быть разорваны. Что касается ионов, положительно заряженные ионы потеряли электрон. В обоих случаях для разрыва первоначальных связей требуется энергия.
Внешний источник энергии может обеспечить энергию, необходимую для вытеснения рассматриваемых электронов и обеспечения протекания химической реакции. Единицы энергии активации - это килоджоули, килокалории или киловатт-часы. Как только реакция происходит, она высвобождает энергию и является самоподдерживающейся. Энергия активации требуется только в начале, чтобы химическая реакция началась.
На основе этого анализа энергия активации определяется как минимальная энергия, необходимая для начала химической реакции. Когда энергия поступает к реагентам из внешнего источника, молекулы ускоряются и сталкиваются с большей силой. Сильные столкновения выбивают электроны, и полученные атомы или ионы вступают в реакцию друг с другом, высвобождая энергию и поддерживая реакцию.
Примеры химических реакций, требующих энергии активации
Наиболее распространенный тип реакции, требующий энергии активации, включает в себя множество видов огня или возгорания. В этих реакциях кислород соединяется с материалом, содержащим углерод. Углерод имеет существующие молекулярные связи с другими элементами топлива, в то время как газообразный кислород существует в виде двух связанных атомов кислорода. Углерод и кислород обычно не реагируют друг с другом, потому что существующие молекулярные связи слишком сильны, чтобы их можно было разорвать обычными столкновениями молекул. Когда внешняя энергия, такая как пламя от спички или искры, разрывает некоторые из связей, образующиеся в результате атомы кислорода и углерода реагируют, выделяя энергию и поддерживая огонь, пока в нем не закончится топливо.
Другой пример - водород и кислород, образующие взрывоопасную смесь. Если смешать водород и кислород при комнатной температуре, ничего не произойдет. И водород, и газообразный кислород состоят из молекул с двумя связанными вместе атомами. Как только некоторые из этих связей разрываются, например, искрой, происходит взрыв. Искра дает нескольким молекулам дополнительную энергию, поэтому они движутся быстрее и сталкиваются, разрывая свои связи. Некоторые атомы кислорода и водорода объединяются, образуя молекулы воды, высвобождая большое количество энергии. Эта энергия ускоряет большее количество молекул, разрывает больше связей и позволяет большему количеству атомов реагировать, что приводит к взрыву.
Энергия активации - полезное понятие, когда дело доходит до инициирования и контроля химических реакций. Если реакция требует энергии активации, реагенты можно безопасно хранить вместе, и соответствующая реакция не состоится до тех пор, пока энергия активации не поступит от внешнего источника. источник. Для химических реакций, не требующих энергии активации, таких как металлический натрий и вода, например, реагенты необходимо хранить осторожно, чтобы они не соприкасались случайно и не вызывали неконтролируемое реакция.
