활성화 에너지 예

활성화 에너지 예

당신이 하이킹을하고 있다고 가정하고 다른쪽으로 도착하기 위해 언덕을 올라 가야한다고 가정합니다. 경사면을 올리려면 약간의 노력을 기울여야합니다. 경사가 높을수록 반대편에 도달하기 위해 더 많은 에너지를 사용해야합니다.

생물학적 과정의 분자는 또한 반응을 시작하기 위해 에너지가 필요합니다. 예를 들어, 분자는 다른 분자와 충돌하고 반응을 유발하기 위해 약간의 운동 에너지 또는 속도가 필요합니다. 영향이 자주 발생하지 않거나 운동 에너지가 충분하지 않은 경우 반응이 없습니다.

활성화 에너지는 반응을 시작하는 데 필요한 에너지의 양입니다. 트레킹하는 경사면이 낮을수록 다른쪽으로 더 빨리 얻을수록, 같은 방식으로 활성화 에너지가 작을수록 반응이 더 빨라집니다. 

반응물과 제품의 에너지는 뚜렷합니다. 생성물로 변형 되려면, 반응물은 일반적으로 에너지가 더 큰 전이 상태를 통과해야 할 것이다. 

이 시스템은이 전이 상태에 도달하기 위해 활성화 에너지가 필요합니다. 마지막으로 최종 제품 상태에 도달하기 위해 제품은 에너지를 최소화합니다.

반응물의 에너지는 제품보다 큽니다. 반응물의 에너지는 최종 제품의 에너지로 증가하고 결국 감소합니다. 가장 높은 지점은 중간 상태의 에너지를 나타냅니다. 활성화 에너지는 중간 상태에 도달하기위한 에너지의 양입니다. 

화학에서 활성화 에너지가 어떻게 작동합니까?

화학 공정은 일정량의 에너지를 시작해야합니다. 활성화 에너지는 반응을 시작하는 데 필요한 가장 작은 에너지입니다.

활성화 에너지를 이해하려면 먼저 화학 반응이 어떻게 발생하는지 고려해야합니다.

화재를 불러 일으킨 사람은 화학에 연결하지 않더라도 과정에 대한 본능적 인 인식을 가지고 있습니다.

우리 중 많은 사람들이 불꽃을 시작하는 데 필요한 넓은 열에 대한 감각을 가지고 있습니다. 우리는 단일 경기가 거대한 나무를 밝히는 데 충분하지 않으며 불꽃스러워는 과도하게 될 것임을 알고 있습니다. 

우리는 또한 촉촉하거나 두꺼운 재료가 마른 재료보다 더 많은 열을 요구한다는 것을 알고 있습니다. 활성화 에너지는 우리가 화재를 시작해야한다는 에너지의 불충분 한 에너지로 나타납니다.

반응이 발생하기 위해 기존 연결이 깨지고 새로운 연결이 형성되어야합니다.

반응은 생성물이 반응물보다 더 안정적 인 경우에만 진행됩니다. 예를 들어, 화재에서 우리는 목재의 탄소를 CO2로 변형 시키는데, 이는 목재보다 더 안정적인 형태의 탄소입니다. 

따라서 반응은 계속되고 과정에서 열을 만듭니다. 이 경우 활성화 에너지는 화재를 발화하는 데 필요한 초기 열입니다. 우리의 노력과 경기는 이것의 증거입니다.

화학 공정에서 활성화 에너지는 반응물과 제품의 최소값 (최소 필수 값) 사이의 장벽 일 수 있습니다.

활성화 된 복잡한 예

요오드화 수소와 같은 분자를 생성하면 전이 상태에서 활성화 된 복합체의 개념을 더 잘 이해하는 데 도움이됩니다. 수소 원자가 할로겐 분자와 접촉하여 활성 화합물을 생성한다고 가정합니다. 

둘 다 상당한 거리로 분리되면 시스템의 에너지는 개별 에너지의 합과 같습니다. 수소 원자가 요오드 분자에 접근함에 따라 수소 및 요오드 원자의 궤도가 겹치기 시작합니다. 

결과적으로, 요오드-요오드 화학 링크가 길어지기 시작합니다. 단지의 개발로 인해 시스템의 에너지가 활성화되거나 증가하고 있습니다.

활성화 에너지 공식

여기서, 반응과 함께 작동하는 사전 전례 요소로 밝혀졌습니다. 또한, 반응은 거의 일정하다. 또한 반응은 온도에 의존합니다. 가스 상수는 r.

또한, T는 온도를 암시하는 반면 K는 반응 속도 상수를 암시한다. 가장 중요한 것은 Arrhenius에 의해 퓨즈가 발생한 세 가지 중요한 변수에 주목할 수 있습니다. 

주요 요인은 입자가 전위를 포함하며 이는 반응에 중요하다는 것입니다. 또한 입자간에 영향이 발생합니다. 따라서 오랫동안 영향의 양은 일반적으로 적절한 방향의 요소를 갖습니다.

활성화 에너지를 어디서 찾을 수 있습니까?

활성화 에너지를 계산하려면 Arrhenius 방정식을 사용하십시오. Arrhenius 방정식을 다시 작성하고 온도 변화로 반응 속도의 변화에 ​​주목하는 것은 하나의 방법입니다 :

log k =log a - ea/2.303 rt

log (k2/k1) =ea/2.303 r x (1/t1 - 1/t2)

예를 들어, 온도가 310k에서 330k로 상승함에 따라 1 차 반응의 속도 상수는 3 × 10-2에서 8 x 10-2로 증가합니다. 활성화 에너지 (EA) :

로그 (8 × 10 - 2/3 × 10 - 2) =EA/2.303 R (1/310 - 1/330)

로그 2.66 =EA/2.303 R (1.95503 x 10 - 4)

0.4249 EA/2.303 × 8.314 x (1.95503 x 10 - 4)

0.4249 =EA/19.147 X (1.95503 x 10 - 4)

0.4249 =1.02106 x 10 - 5 x ea

EA =41613.62 J/mol 또는 41.614 kj/mol

ln k (속도 상수의 자연 로그) vs 1/t를 그래프로 그래프하고 결과 라인의 기울기를 사용하여 활성화 에너지를 계산할 수 있습니다.

여기서, M은 선의 기울기를 나타내고, EA는 활성화 에너지를 나타내고, R은 8.314 J/mol.k의 이상적인 가스 상수를 나타냅니다. 1/t를 계산하고 그래프를 플로팅하기 전에 섭씨 또는 화씨에서 획득 한 온도 판독 값을 켈빈으로 변환하십시오.

결론

활성화 에너지는 일반적으로 EA로 표시되며, Arrhenius 수학 공식 인 K =AE - EA/RT를 사용하여 계산 될 수 있습니다. 여기서 A =상수. Arrhenius 방정식의 EA에는 에너지 단위가 포함되어야한다는 것은 자명합니다. 그것은 일반적으로 두더지 당 줄 (J/mol), 두더지 당 킬로 줄 (kj/mol) 또는 두더지 당 킬로 칼로리 (kcal/mol)로 측정됩니다.

생물학에서 효소 촉매 공정에서, 화학 촉매는 활성화 에너지를 감소시켜 중간 활성화 된 복합체의 생산을 통해 주어진 기간에 더 많은 반응을 허용 할 수있다.