Kako izračunati energiju aktivacije

click fraud protection

Energija aktivacije je količina energije koju treba dostaviti da bi se kemijska reakcija nastavila. Primjer problema pokazuje kako odrediti energiju aktivacije reakcije iz konstanta brzine reakcije na različitim temperaturama.

Problem s aktiviranjem energije

Uočena je reakcija drugog reda. brzina reakcije utvrđeno je da je konstanta na tri stupnja Celzija 8,9 x 10-3 L / mol i 7,1 x 10-2 L / mol na 35 Celzijevih stupnjeva. Kolika je energija aktivacije ove reakcije?

Riješenje

energija aktivacije može se odrediti jednadžbom:
ln (k2/ k1) = E/ R x (1 / T)1 - 1 / T2)
gdje
E = energija aktivacije reakcije u J / mol
R = konstanta idealnog plina = 8,3145 J / K · mol
T1 i T2 = apsolutne temperature (u Kelvinima)
k1 i k2 = konstante brzine reakcije na T1 i T2

Korak 1: Pretvorite temperaturu iz Celzijevih stupnjeva u Kelvin
T = stupnjeva Celzija + 273,15
T1 = 3 + 273.15
T1 = 276,15 K
T2 = 35 + 273.15
T2 = 308,15 Kelvina

Korak 2 - Pronađi E
ln (k2/ k1) = E/ R x (1 / T)1 - 1 / T2)
ln (7,1 x 10)-2/8,9 x 10-3) = E/8.3145 J / K · mol x (1 / 276.15 K - 1 / 308.15 K)

instagram viewer

ln (7,98) = E/8.3145 J / K · mol x 3.76 x 10-4 K-1
2.077 = E(4,52 x 10-5 mol / J)
E = 4,59 x 104 J / mol
ili u kJ / mol, (podijeliti sa 1000)
E = 45,9 kJ / mol

Odgovor: Energija aktivacije za ovu reakciju je 4,59 x 104 J / mol ili 45,9 kJ / mol.

Kako koristiti grafikon za pronalaženje energije aktiviranja

Drugi način izračunavanja energije aktivacije reakcije je grafikon ln k (konstantna brzina) naspram 1 / T (obrnuto temperatura u Kelvinu). Crtež će tvoriti ravnu liniju izraženu jednadžbom:

m = - E/ R

gdje je m nagib linije, Ea je energija aktivacije, a R je idealna konstanta plina od 8.314 J / mol-K. Ako ste mjerili temperaturu u Celzijusu ili Fahrenheitu, sjetite se pretvoriti ih u Kelvin prije izračunavanja 1 / T i iscrtati grafikon.

Ako biste napravili crtanje energije reakcije nasuprot koordinate reakcije, razlika između energije reakcije reaktanata i produkti bi bili ΔH, dok bi višak energije (dio krivulje iznad onoga proizvoda) bio aktivacija energija.

Imajte na umu, dok se većina brzina reakcije povećava s temperaturom, postoje slučajevi gdje brzina reakcije opada s temperaturom. Ove reakcije imaju negativnu energiju aktivacije. Stoga, iako biste trebali očekivati ​​da će energija aktivacije biti pozitivan broj, budite svjesni da je moguće i da ona bude negativna.

Tko je otkrio aktivacijsku energiju?

Švedski znanstvenik Svante Arrhenius 1880. predložio je izraz "energija aktivacije" kako bi se definirala minimalna energija potrebna za interakciju i oblikovanje proizvoda od kemijskih reaktanata. U dijagramu se energija aktiviranja prikazuje kao visina energetske barijere između dvije minimalne točke potencijalne energije. Minimalne bodove su energije stabilnih reaktanata i produkata.

Čak i egzotermne reakcije, poput paljenja svijeće, zahtijevaju unos energije. U slučaju izgaranja, reakcija pokreće upaljenu šibicu ili ekstremnu toplinu. Odatle, toplina koja je nastala reakcijom opskrbljuje energijom kako bi se samoodržila.

instagram story viewer