Medtem ko se nekatere kemične reakcije začnejo takoj, ko reaktanti pridejo v stik, pa za mnoge druge kemikalije ne reagirajo, dokler niso dobavljene z zunanjim virom energije, ki ga lahko aktivira energija. Obstaja več razlogov, da reaktanti v neposredni bližini morda ne bodo takoj vstopili v kemično reakcijo, vendar je pomembno vedeti, katere vrste reakcij zahtevajo aktivacijsko energijo, koliko energije je potrebno in katere reakcije potekajo takoj. Šele takrat se lahko kemične reakcije sprožijo in nadzirajo na varen način.
TL; DR (predolgo; Nisem prebral)
Aktivacijska energija je energija, potrebna za začetek kemične reakcije. Nekatere reakcije se začnejo takoj, ko se reaktanti združijo, vendar za mnoge druge postavitev reaktantov v neposredni bližini ni dovolj. Za nadaljevanje reakcije je potreben zunanji vir energije za dovajanje aktivacijske energije.
Opredelitev aktivacijske energije
Za določitev aktivacijske energije je treba analizirati začetek kemičnih reakcij. Takšne reakcije se pojavijo, ko molekule izmenjujejo elektrone ali ko se ioni z nasprotnimi naboji združijo. Da molekule izmenjujejo elektrone, je treba pretrgati vezi, ki elektrone držijo vezane na molekulo. Za ione so pozitivno nabiti ioni izgubili elektron. V obeh primerih je potrebna energija za prekinitev začetnih vezi.
Zunanji vir energije lahko zagotovi energijo, potrebno za iztisnitev zadevnih elektronov in omogoči nadaljevanje kemijske reakcije. Enote aktivacijske energije so enote, kot so kilodžuli, kilokalorije ali kilovatne ure. Ko reakcija začne, sprosti energijo in se samozadrži. Aktivacijska energija je potrebna samo na začetku, da se lahko začne kemična reakcija.
Na podlagi te analize je energija aktivacije opredeljena kot najmanjša energija, potrebna za začetek kemične reakcije. Ko se reaktanti dovajajo iz zunanjega vira, molekule pospešijo in trčijo močneje. Silovita trčenja sprostijo elektrone in nastali atomi ali ioni reagirajo med seboj, da sprostijo energijo in ohranijo reakcijo.
Primeri kemijskih reakcij, ki zahtevajo aktivacijsko energijo
Najpogostejša vrsta reakcije, ki zahteva aktivacijsko energijo, vključuje številne vrste ognja ali zgorevanja. Te reakcije združujejo kisik z materialom, ki vsebuje ogljik. Ogljik ima obstoječe molekularne vezi z drugimi elementi v gorivu, medtem ko plin kisika obstaja kot dva atoma kisika, povezana skupaj. Ogljik in kisik običajno ne reagirata med seboj, ker so obstoječe molekularne vezi premočne, da bi jih lahko porušili običajni molekularni trki. Ko zunanja energija, kot je plamen vžigalice ali iskra, pretrga nekatere vezi, nastali atomi kisika in ogljika reagirajo, da sprostijo energijo in ohranjajo ogenj, dokler ne zmanjka goriva.
Drug primer je vodik in kisik, ki tvorita eksplozivno mešanico. Če se vodik in kisik pomešata pri sobni temperaturi, se nič ne zgodi. Vodik in kisik sta sestavljena iz molekul z dvema atomoma, povezanima skupaj. Takoj, ko se nekatere od teh vezi prekinejo, na primer z iskrico, nastane eksplozija. Iskra daje nekaj molekulam dodatno energijo, zato se hitreje premikajo in trčijo, pri čemer pretrgajo vezi. Nekateri atomi kisika in vodika se kombinirajo in tvorijo molekule vode, pri čemer se sprošča velika količina energije. Ta energija pospeši več molekul, pretrga več vezi in omogoči, da reagira več atomov, kar povzroči eksplozijo.
Aktivacijska energija je koristen koncept, ko gre za sprožitev in nadzor kemijskih reakcij. Če reakcija zahteva aktivacijsko energijo, lahko reaktante varno shranimo skupaj ustrezna reakcija ne bo potekala, dokler aktivacijska energija ne bo dobavljena od zunanjega vir. Za kemične reakcije, ki ne potrebujejo aktivacijske energije, na primer kovinski natrij in voda, reaktante je treba shraniti previdno, da ne pridejo nenamerno v stik in povzročijo nenadzorovano reakcija.
