Conţinut
- TL; DR (Prea lung; nu a citit)
- O definiție a energiei de activare
- Exemple de reacții chimice care necesită energie de activare
În timp ce unele reacții chimice încep imediat după ce reactanții intră în contact, pentru mulți alții, substanțele chimice nu reușesc să reacționeze până când sunt furnizate cu o sursă de energie externă care poate furniza energia de activare. Există mai multe motive pentru care reactanții aflați în imediata apropiere este posibil să nu se angajeze imediat într-o reacție chimică, dar este important să știm ce tipuri de reacții necesită o energie de activare, câtă energie este necesară și ce reacții au loc imediat. Abia atunci reacțiile chimice pot fi inițiate și controlate într-o manieră sigură.
TL; DR (Prea lung; nu a citit)
Energia de activare este energia necesară pentru a începe o reacție chimică. Unele reacții se desfășoară imediat când reactanții se reunesc, dar pentru mulți alții, plasarea reactanților nu este suficientă. Pentru ca reacția să aibă loc, este necesară o sursă de energie externă pentru furnizarea energiei de activare.
O definiție a energiei de activare
Pentru a defini energia de activare, inițierea reacțiilor chimice trebuie analizată. Astfel de reacții apar atunci când moleculele schimbă electroni sau când se adună ioni cu sarcini opuse. Pentru ca moleculele să facă schimb de electroni, legăturile care țin electronii legați de o moleculă trebuie rupte. Pentru ioni, ionii încărcați pozitiv au pierdut un electron. În ambele cazuri este nevoie de energie pentru a rupe legăturile inițiale.
O sursă externă de energie poate furniza energia necesară pentru deblocarea electronilor în cauză și permite reacția chimică. Unitățile energetice de activare sunt unități precum kilojoules, kilocalorii sau kilowati ore. Odată ce reacția este în curs, eliberează energie și se auto-susține. Energia de activare este necesară doar la început, pentru a lăsa reacția chimică să înceapă.
Pe baza acestei analize, energia de activare este definită ca energia minimă necesară pentru a începe o reacție chimică. Când energia este furnizată reactanților dintr-o sursă externă, moleculele accelerează și se ciocnesc mai violent. Coliziunile violente lovesc electroni liberi, iar atomii sau ioni rezultați reacționează unul cu celălalt pentru a elibera energie și a menține reacția continuă.
Exemple de reacții chimice care necesită energie de activare
Cel mai frecvent tip de reacție care necesită energie de activare implică multe tipuri de foc sau de combustie. Aceste reacții combină oxigenul cu un material care conține carbon. Carbonul are legături moleculare existente cu alte elemente din combustibil, în timp ce gazul de oxigen există ca doi atomi de oxigen legați împreună. În mod normal, carbonul și oxigenul nu reacționează între ele, deoarece legăturile moleculare existente sunt prea puternice pentru a fi rupte de coliziunile moleculare obișnuite. Atunci când energia externă, cum ar fi o flacără dintr-o potrivire sau o scânteie, rupe o parte din legături, atomii de oxigen și carbon rezultați reacționează pentru a elibera energia și a menține un incendiu până când rămâne fără combustibil.
Un alt exemplu este hidrogenul și oxigenul care formează un amestec exploziv. Dacă hidrogenul și oxigenul sunt amestecate la temperatura camerei, nu se întâmplă nimic. Atât hidrogenul, cât și gazul de oxigen sunt alcătuite din molecule cu doi atomi legați împreună. De îndată ce unele dintre aceste legături sunt rupte, de exemplu cu o scânteie, rezultă o explozie. Scânteia oferă câteva molecule un plus de energie, astfel încât se mișcă mai repede și se ciocnesc, rupându-și legăturile. Unii atomi de oxigen și hidrogen se combină pentru a forma molecule de apă, eliberând o cantitate mare de energie. Această energie grăbește mai multe molecule, rupând mai multe legături și permițând reacției mai multor atomi, ceea ce duce la explozie.
Energia de activare este un concept util atunci când vine vorba de inițierea și controlul reacțiilor chimice. Dacă o reacție necesită energie de activare, reactanții pot fi depozitați împreună în siguranță, iar reacția corespunzătoare nu va avea loc până când energia de activare este furnizată de la o sursă externă. Pentru reacțiile chimice care nu au nevoie de o energie de activare, cum ar fi de exemplu sodiu și apă metalică, reactanții trebuie depozitați cu atenție, astfel încât să nu intre în contact accidental și să provoace o reacție necontrolată.