Sisu
- TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
- Aktiveerimisenergia määratlus
- Näited keemiliste reaktsioonide kohta, mis nõuavad aktiveerimise energiat
Kui mõned keemilised reaktsioonid algavad kohe, kui reagendid kokku puutuvad, siis paljude teiste puhul ei reageeri kemikaalid enne, kui neile antakse väline energiaallikas, mis võib anda aktiveerimisenergiat. On mitmeid põhjuseid, miks läheduses asuvad reagendid ei pruugi kohe keemilisse reaktsiooni sattuda, kuid on oluline teada, mis tüüpi reaktsioonid vajavad aktiveerimisenergiat, kui palju energiat on vaja ja millised reaktsioonid toimuvad kohe. Alles siis saab keemilisi reaktsioone ohutult käivitada ja kontrollida.
TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
Aktiveerimisenergia on keemilise reaktsiooni käivitamiseks vajalik energia. Mõni reaktsioon toimub kohe pärast reagentide koondamist, kuid paljude teiste jaoks ei piisa reagentide lähedusest. Reaktsiooni toimumiseks on vajalik väline energiaallikas, mis varustab aktiveerimisenergiat.
Aktiveerimisenergia määratlus
Aktiveerimisenergia määratlemiseks tuleb analüüsida keemiliste reaktsioonide alustamist. Sellised reaktsioonid tekivad siis, kui molekulid vahetavad elektrone või kui vastassuunaliste laengutega ioonid on kokku viidud. Et molekulid vahetaksid elektrone, tuleb purustada sidemed, mis hoiavad elektronid seotud molekuliga. Ioonide puhul on positiivselt laetud ioonid kaotanud elektroni. Mõlemal juhul on algsete sidemete purunemiseks vaja energiat.
Väline energiaallikas võib anda energiat, mis on vajalik kõnealuste elektronide eraldamiseks ja keemilise reaktsiooni toimumiseks. Aktiveerimise energiaühikud on ühikud nagu kilodžaulid, kilokalorid või kilovatt-tunnid. Kui reaktsioon on käimas, vabastab see energiat ja on isemajandav. Aktiveerimisenergia on vajalik ainult alguses, et keemiline reaktsioon saaks alata.
Selle analüüsi põhjal määratletakse aktiveerimisenergia minimaalseks energiaks, mis on vajalik keemilise reaktsiooni käivitamiseks. Kui energiat reageeritakse välistest allikatest reageerivatele ainetele, kiirenevad molekulid ja põrkuvad ägedamalt. Ägedad kokkupõrked koputavad elektronid vabaks ja tekkinud aatomid või ioonid reageerivad üksteisega, vabastades energiat ja hoides reaktsiooni edasi.
Näited keemiliste reaktsioonide kohta, mis nõuavad aktiveerimise energiat
Kõige tavalisem aktiveerimist vajav reaktsioonitüüp hõlmab mitmesuguseid tulekahjusid või põlemist. Need reaktsioonid ühendavad hapniku süsinikku sisaldava materjaliga. Süsinikul on olemasolevad molekulaarsed sidemed teiste kütuses sisalduvate elementidega, samas kui hapniku gaas eksisteerib kahe ühendatud hapnikuaatomina. Süsinik ja hapnik ei reageeri tavaliselt üksteisega, kuna olemasolevad molekulaarsed sidemed on liiga tugevad, et neid tavaliste molekulaarsete kokkupõrgete korral purustada. Kui väline energia, näiteks tiku leek või säde, purustab osa sidemetest, reageerivad tekkinud hapniku- ja süsinikuaatomid energiat vabastades ja hoides tulekahju lõpuni, kuni sellel kütus otsa saab.
Teine näide on vesinik ja hapnik, moodustades plahvatusohtliku segu. Kui vesinik ja hapnik segatakse toatemperatuuril kokku, ei juhtu midagi. Nii vesinik kui ka hapniku gaas koosnevad kahe aatomiga ühendatud molekulidest. Niipea, kui mõni neist sidemetest on purunenud, näiteks säde, põhjustab plahvatus. Säde annab mõnele molekulile lisaenergiat, nii et nad liiguvad kiiremini ja põrkuvad, purustades oma sidemed. Mõned hapniku ja vesiniku aatomid moodustavad veemolekulid, vabastades suure hulga energiat. See energia kiirendab rohkem molekule, purustades rohkem sidemeid ja võimaldades reageerida rohkematel aatomitel, mille tulemuseks on plahvatus.
Aktiveerimisenergia on kasulik mõiste keemiliste reaktsioonide käivitamiseks ja juhtimiseks. Kui reaktsioon nõuab aktiveerimisenergiat, saab reagente ohutult koos hoida ja vastav reaktsioon ei toimu enne, kui aktiveerimisenergia saadakse välisest allikast. Keemiliste reaktsioonide puhul, mis ei vaja aktiveerimisenergiat, näiteks metalliline naatrium ja vesi, tuleb reagente hoiustada ettevaatlikult, et nad ei satuks juhuslikult kokku ja põhjustaksid kontrollimatu reaktsiooni.