Nima uchun barcha mumkin bo'lgan kimyoviy reaktsiyalar hali sodir bo'lmagan? Faollashtirish energiyasi. Kimyoviy reaksiya tezligi haqida tushuncha

Faollanish energiyasi E _a - bu to'qnashuv kimyoviy reaksiyaga olib kelishi uchun zarur bo'lgan qo'shimcha energiya (to'qnashuvchi zarralarning o'rtacha E energiyasiga).
shakldagi E _a va E _min qiymatlarini chalkashtirmang . 9-6. Birinchidan, molekulalar E _{min energiyaga yetganda} , reaktsiya tezligi hali ham shunchalik pastki, biz bunday reaktsiyani deyarli kuzata olmadik.
Ikkinchidan, aktivlanish energiyasi E _{a -} boshlang'ich moddalarning O'RTA energiyasi va o'tish holatida bo'lgan bir xil moddaning O'RTA energiyasi o'rtasidagi farq (bu holda, o'tish holatlari, hatto g'ayrioddiy bo'lsa ham, MOLEKULAlar sifatida qabul qilinadi). ). Bitta molekula uchun ifodalanishi mumkin bo'lgan E _min dan farqli o'laroq , E _{a faollashuv energiyasini} faqat reaksiyaga kirishuvchi molekulalar ENSEMBLE uchun aniqlash mumkin! Yagona molekula uchun "faollashtirish energiyasi" atamasi hech qanday ma'noga ega emas.
Keling, bir misol keltiraylik. Shaklda. 9-8 uch xil haroratda azot gazi molekulalarining tezlik taqsimotini ko'rsatadi. Azot juda inert moddadir, lekin baribir uni kimyoviy reaksiyalarga kirishishi mumkin. Faraz qilaylik, azot molekulalari 2000 m/sek va undan ortiq tezlikka «tezlashtirilganda»gina ma'lum bir element bilan reaksiyaga kirisha oladi.

Guruch. 9-8. Uch xil haroratda gazsimon azot molekulalarining tezlik taqsimoti. Kelvindagi harorat har bir egri chiziq yonida ko'rsatilgan (tarqatish egri chiziqlari R. Dikerson va boshqalarning "Kimyoning asosiy qonunlari" kitoblaridan olingan . M.: "Mir", 1982, 1-jild, 143-bet). .
Energiya "hech qaerdan" olinmaganligi sababli, 1273 K haroratda moddaning o'tish holatining energiyasi "energetik" molekulalarning soyali (sariq) hududida joylashgan. O'tish holatlarining bu o'rtacha energiyasi va boshlang'ich molekulalarning o'rtacha energiyasi o'rtasidagi farqga aktivlanish energiyasi E _{a deyiladi} .
Agar reaksiyaga kirishuvchi aralashmaning temperaturasini 2273 K ga ko'tarsak, u holda egri chiziq energiya shkalasida (va molekulyar tezlik shkalasida) o'ngga siljiydi, lekin DE = E _{a farqi} saqlanib qoladi. Shunday qilib, faollashuv energiyasi E _a amalda haroratga bog'liq emas.
Harorat ortishi bilan ortib boruvchi reaksiya tezligi haqida ham shunday deyish mumkin emas. Haqiqatan ham, endi energetik "molekulalar hududi nafaqat sariq rangga, balki to'q sariq rangga ham bo'yalgan. Bu maydon reaksiyaga kirishuvchi molekulalar soniga proportsionaldir. Shuning uchun 2273 K haroratda reaktsiya tezligi sezilarli darajada yuqori bo'ladi. 1273 K haroratda.
Buni boshqa yo'l bilan ifodalashingiz mumkin. 9-9-rasmda uchta holat ko'rsatilgan: a) past haroratda faollashgan molekulalar umuman bo'lmaydi va kimyoviy reaksiya sodir bo'lmaydi; b) harorat ko'tarilganda, reaktsiya allaqachon ketmoqda, lekin uning tezligi yuqori emas; v) yuqori haroratda reaksiya sezilarli tezlikda boradi.



Guruch. 9-9. Haroratning oshishi bilan faollashuv to'sig'i E _a va Q reaktsiyasining issiqlik effekti o'zgarmaydi, ammo kimyoviy reaksiya tezligi oshadi.
Hozirgacha biz turli haroratlarda BUXShI reaksiyani solishtirdik. Agar biz bir xil sharoitda sodir bo'ladigan TURLI kimyoviy reaksiyalarni solishtirsak, unda quyidagilar aniq bo'ladi.
E _a qiymatiga ega (haroratdan qat'iy nazar). Ko'pgina hollarda neytral molekulalar orasidagi kimyoviy reaktsiyalarning faollashuv energiyasi 80 dan 240 kJ / mol gacha. Har qanday kimyoviy reaksiyaning faollashuv to'sig'i Ea qancha past bo'lsa , u berilgan sharoitlarda shunchalik TEZ ketadi, chunki vaqt birligida ko'proq A va B molekulalari to'siqni engib o'tishga qodir.
Agar boshqa kimyoviy reaksiyada faollanish to'sig'i YUQORroq bo'lsa, xuddi shunday sharoitda bunday reaksiya SESKIR bo'ladi. Agar to'siq juda baland bo'lsa, tizimda faollashuv to'sig'ini engib o'tishga qodir bo'lgan molekulalar umuman yo'q va reaktsiya sodir bo'lmaydi.
E _a yengib o’tishlari kerakligini ko’ramiz . Shunday qilib, faollashuv to'sig'i energiya nuqtai nazaridan juda "qulay" ekzotermik reaktsiyalarning o'z-o'zidan paydo bo'lishiga to'sqinlik qilishi mumkin.
Misol uchun, agar faollashuv to'sig'i bo'lmasa, metanning kisloroddagi yonish reaktsiyasi metan havo bilan aloqa qilgandan so'ng darhol boshlanadi. Bunday holda, nafaqat tabiiy gaz (uning tarkibida 95% metan mavjud), balki neft, benzin, ko'mir, qog'oz, kiyim-kechak, mebel, yog'och binolar va printsipial ravishda yonishi mumkin bo'lgan barcha narsalarni ehtiyotkorlik bilan izolyatsiya qilish kerak edi. havo. Yaxshiyamki, E _a faollashuv to'sig'i bu ekzotermik reaktsiyalarning o'z-o'zidan paydo bo'lishiga to'sqinlik qiladi .
Yonayotgan gugurtni gaz plitasining ochiq yondirgichiga olib kelganimizda, biz metan va kislorod molekulalarining bir qismini xona haroratida engib bo'lmaydigan faollashtirish to'sig'idan "sakrashga" majbur qilamiz. Kelajakda ko'proq va ko'proq metan va kislorod molekulalarining o'zaro ta'siri uchun faollashuv energiyasi allaqachon ekzotermik reaktsiyaning issiqligidan olinadi.