พลังงานกระตุ้นคืออะไร?

ในขณะที่ปฏิกิริยาเคมีบางอย่างเริ่มต้นทันทีที่สารตั้งต้นสัมผัสกัน สำหรับปฏิกิริยาอื่นๆ อีกมาก สารเคมีไม่ทำปฏิกิริยาจนกว่าจะมีแหล่งพลังงานภายนอกที่สามารถกระตุ้นได้ พลังงาน. มีเหตุผลหลายประการที่สารตั้งต้นที่อยู่ใกล้เคียงอาจไม่ทำปฏิกิริยาเคมีในทันที แต่เป็นสิ่งสำคัญ เพื่อทราบชนิดของปฏิกิริยาที่ต้องใช้พลังงานกระตุ้น จำนวนพลังงานที่ต้องการ และปฏิกิริยาใดดำเนินไป ทันที จากนั้นจึงจะสามารถเริ่มต้นและควบคุมปฏิกิริยาเคมีได้อย่างปลอดภัย

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

พลังงานกระตุ้นคือพลังงานที่จำเป็นในการเริ่มปฏิกิริยาเคมี ปฏิกิริยาบางอย่างเกิดขึ้นทันทีเมื่อนำสารตั้งต้นมารวมกัน แต่สำหรับปฏิกิริยาอื่นๆ หลายๆ ปฏิกิริยา การวางสารตั้งต้นไว้ใกล้กันไม่เพียงพอ จำเป็นต้องมีแหล่งพลังงานภายนอกเพื่อจ่ายพลังงานกระตุ้นเพื่อให้ปฏิกิริยาดำเนินต่อไป

ในการกำหนดพลังงานกระตุ้น จะต้องมีการวิเคราะห์การเริ่มต้นของปฏิกิริยาเคมี ปฏิกิริยาดังกล่าวเกิดขึ้นเมื่อโมเลกุลแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอนหรือเมื่อไอออนที่มีประจุตรงข้ามมารวมกัน สำหรับโมเลกุลในการแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอน พันธะที่ยึดอิเล็กตรอนไว้กับโมเลกุลจะต้องถูกทำลาย สำหรับไอออน ไอออนที่มีประจุบวกได้สูญเสียอิเล็กตรอนไป ในทั้งสองกรณีจำเป็นต้องใช้พลังงานเพื่อทำลายพันธะเริ่มต้น

แหล่งพลังงานภายนอกสามารถให้พลังงานที่จำเป็นในการขับอิเล็กตรอนที่เป็นปัญหาและปล่อยให้ปฏิกิริยาเคมีดำเนินต่อไป หน่วยพลังงานกระตุ้นคือหน่วยต่างๆ เช่น กิโลจูล กิโลแคลอรี หรือกิโลวัตต์ชั่วโมง เมื่อปฏิกิริยาเกิดขึ้น มันจะปล่อยพลังงานออกมาและดำรงอยู่ได้ด้วยตัวเอง จำเป็นต้องใช้พลังงานกระตุ้นในตอนเริ่มต้นเท่านั้น เพื่อให้ปฏิกิริยาเคมีเริ่มต้นขึ้น

จากการวิเคราะห์นี้ พลังงานกระตุ้นถูกกำหนดให้เป็นพลังงานขั้นต่ำที่จำเป็นในการเริ่มปฏิกิริยาเคมี เมื่อพลังงานถูกส่งไปยังสารตั้งต้นจากแหล่งภายนอก โมเลกุลจะเร่งความเร็วและชนกันอย่างรุนแรงยิ่งขึ้น การชนกันอย่างรุนแรงจะทำให้อิเลคตรอนหลุดออก และอะตอมหรือไอออนที่เป็นผลลัพธ์จะทำปฏิกิริยาซึ่งกันและกันเพื่อปลดปล่อยพลังงานและทำให้ปฏิกิริยาดำเนินต่อไป

ปฏิกิริยาทั่วไปส่วนใหญ่ที่ต้องการพลังงานกระตุ้นเกี่ยวข้องกับไฟหรือการเผาไหม้หลายประเภท ปฏิกิริยาเหล่านี้รวมออกซิเจนกับวัสดุที่มีคาร์บอน คาร์บอนมีพันธะโมเลกุลที่มีอยู่กับองค์ประกอบอื่นๆ ในเชื้อเพลิง ในขณะที่ก๊าซออกซิเจนมีอยู่ในรูปของอะตอมออกซิเจนสองอะตอมที่เชื่อมติดกัน โดยปกติคาร์บอนและออกซิเจนจะไม่ทำปฏิกิริยาซึ่งกันและกันเนื่องจากพันธะของโมเลกุลที่มีอยู่นั้นแรงเกินกว่าจะถูกทำลายโดยการชนกันของโมเลกุลธรรมดา เมื่อพลังงานภายนอก เช่น เปลวไฟจากไม้ขีดหรือประกายไฟ ทำลายพันธะบางส่วน อะตอมของออกซิเจนและคาร์บอนที่เกิดจะตอบสนองเพื่อปลดปล่อยพลังงานและปล่อยให้ไฟลุกไหม้จนกว่าเชื้อเพลิงจะหมด

อีกตัวอย่างหนึ่งคือไฮโดรเจนและออกซิเจนที่ก่อให้เกิดส่วนผสมที่ระเบิดได้ ถ้าไฮโดรเจนและออกซิเจนรวมกันที่อุณหภูมิห้อง จะไม่มีอะไรเกิดขึ้น ทั้งไฮโดรเจนและก๊าซออกซิเจนประกอบด้วยโมเลกุลที่มีอะตอมสองอะตอมเชื่อมต่อกัน ทันทีที่พันธะบางส่วนขาดหายไป เช่น ด้วยประกายไฟ การระเบิดจะส่งผลให้เกิดการระเบิด ประกายไฟให้พลังงานเพิ่มขึ้นสองสามโมเลกุลเพื่อให้เคลื่อนที่เร็วขึ้นและชนกัน ทำลายพันธะของพวกมัน อะตอมของออกซิเจนและไฮโดรเจนบางส่วนรวมกันเป็นโมเลกุลของน้ำ โดยปล่อยพลังงานออกมาเป็นจำนวนมาก พลังงานนี้เร่งความเร็วให้โมเลกุลมากขึ้น ทำลายพันธะมากขึ้นและยอมให้อะตอมทำปฏิกิริยามากขึ้น ส่งผลให้เกิดการระเบิด

พลังงานกระตุ้นเป็นแนวคิดที่มีประโยชน์ในการเริ่มต้นและควบคุมปฏิกิริยาเคมี ถ้าปฏิกิริยาต้องการพลังงานกระตุ้น สารตั้งต้นสามารถเก็บไว้ด้วยกันได้อย่างปลอดภัย และ ปฏิกิริยาที่สอดคล้องกันจะไม่เกิดขึ้นจนกว่าพลังงานกระตุ้นจะถูกจ่ายจากภายนอก แหล่งที่มา สำหรับปฏิกิริยาเคมีที่ไม่ต้องการพลังงานกระตุ้น เช่น โซเดียมที่เป็นโลหะและน้ำ เช่น สารตั้งต้นต้องเก็บอย่างระมัดระวังเพื่อไม่ให้สัมผัสโดยบังเอิญและทำให้ไม่สามารถควบคุมได้ ปฏิกิริยา.