Ενεργοποίηση ενέργειας

Οι χημικές αντιδράσεις μπορούν να εμφανιστούν με διαφορετικάταχύτητες. Μερικοί από αυτούς τελειώνουν σε λίγα δευτερόλεπτα, άλλοι μπορούν να τραβήξουν για ώρες, μέρες και ακόμη και δεκαετίες. Προκειμένου να προσδιοριστεί η χωρητικότητα και το μέγεθος του απαραίτητου εξοπλισμού, καθώς και η ποσότητα του προϊόντος που παράγεται, είναι σημαντικό να γνωρίζουμε τον ρυθμό με τον οποίο πραγματοποιούνται οι χημικές αντιδράσεις. Μπορεί να έχει διαφορετικές τιμές, ανάλογα με:
-συγκέντρωση των αντιδρώντων ουσιών,
- Θερμοκρασία του συστήματος.

Σουηδικός επιστήμονας S. Ο Arrhenius στο τέλος του δέκατου ένατου αιώνα έδωσε μια εξίσωση που δείχνει την εξάρτηση του ρυθμού της χημικής αντίδρασης σε έναν τέτοιο δείκτη όπως η ενέργεια ενεργοποίησης. Ο δείκτης αυτός είναι μια σταθερή τιμή και καθορίζεται από τη φύση της χημικής αλληλεπίδρασης των ουσιών.
Σύμφωνα με την υπόθεση του επιστήμονα, στην αντίδραση μεταξύ τουςΜόνο τα μόρια που σχηματίζονται από τα συνηθισμένα μόρια και βρίσκονται σε κίνηση μπορούν να εισέλθουν. Τέτοια σωματίδια ονομάστηκαν ενεργά. Η ενέργεια ενεργοποίησης είναι η δύναμη που απαιτείται για τη μετάβαση των συνηθισμένων μορίων σε μια κατάσταση στην οποία η μετακίνηση και η αντίδρασή τους γίνονται ταχύτερα.

Κατά τη διάρκεια των χημικών αλληλεπιδράσεωνκάποια σωματίδια της ύλης καταστρέφονται και άλλα προκύπτουν. Σε αυτή την περίπτωση, οι συνδέσεις μεταξύ τους αλλάζουν, δηλαδή, η πυκνότητα ηλεκτρονίων ανακατανέμεται. Ο ρυθμός της χημικής αντίδρασης, στην οποία οι παλαιές αλληλεπιδράσεις θα καταστρέφονταν εντελώς, θα είχε πολύ χαμηλή αξία. Ταυτόχρονα, η ποσότητα της παρεχόμενης ενέργειας πρέπει να είναι υψηλή. Επιστημονικές μελέτες έχουν δείξει ότι κατά τη διάρκεια της αλληλεπίδρασης των ουσιών, οποιοδήποτε σύστημα σχηματίζει ένα ενεργοποιημένο σύμπλοκο, το οποίο είναι η μεταβατική του κατάσταση. Ταυτόχρονα, οι παλιοί δεσμοί εξασθενούν και νέες περιγράφονται μόνο. Αυτή η περίοδος είναι πολύ μικρή. Είναι ένα κλάσμα του δευτερολέπτου. Το αποτέλεσμα της αποσύνθεσης αυτού του συμπλόκου είναι ο σχηματισμός αρχικών ουσιών ή προϊόντων χημικής αλληλεπίδρασης.

Προκειμένου να προκύψει το συστατικό μετάβασης,είναι απαραίτητο να μεταδίδεται δραστηριότητα στο σύστημα. Αυτό απαιτεί την ενέργεια ενεργοποίησης της χημικής αντίδρασης. Ο σχηματισμός του μεταβατικού συμπλόκου προσδιορίζεται από την ισχύ που διαθέτουν τα μόρια. Η ποσότητα τέτοιων σωματιδίων στο σύστημα εξαρτάται από το καθεστώς θερμοκρασίας. Αν είναι αρκετά υψηλή, το κλάσμα των δραστικών μορίων είναι μεγάλο. Σε αυτή την περίπτωση, το μέγεθος της δύναμης της αλληλεπίδρασής τους είναι υψηλότερο ή ίσο με το δείκτη, που ονομάζεται "ενέργεια ενεργοποίησης". Έτσι, σε επαρκώς υψηλές θερμοκρασίες, ο αριθμός των μορίων που είναι ικανά να σχηματίζουν ένα μεταβατικό σύμπλεγμα είναι υψηλός. Ως αποτέλεσμα, ο ρυθμός χημικής αντίδρασης αυξάνεται. Αντιθέτως, εάν η ενέργεια ενεργοποίησης έχει μεγάλη σημασία, το κλάσμα των σωματιδίων ικανών για αλληλεπίδραση είναι μικρό.
Η παρουσία ενός φραγμού υψηλής ενέργειας είναιη παρεμπόδιση των χημικών αντιδράσεων σε χαμηλές θερμοκρασίες, αν και υπάρχει πιθανότητα. Οι εξωθερμικές και ενδοθερμικές αλληλεπιδράσεις έχουν διαφορετικά χαρακτηριστικά. Οι πρώτοι εκτελούν την χαμηλότερη ενέργεια ενεργοποίησης και οι δεύτερες με την υψηλότερη ενεργότητα ενεργοποίησης.

Αυτή η έννοια χρησιμοποιείται επίσης στη φυσική. Η ενέργεια ενεργοποίησης ενός ημιαγωγού είναι η ελάχιστη δύναμη που πρέπει να δώσει επιτάχυνση στα ηλεκτρόνια για τη μετάβαση στη ζώνη αγωγιμότητας. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, οι δεσμοί μεταξύ των ατόμων θραύονται. Επιπλέον, το ηλεκτρόνιο πρέπει να μετακινηθεί από τη ζώνη σθένους στην περιοχή αγωγιμότητας. Η αύξηση της θερμοκρασίας είναι ο λόγος για την ενίσχυση της θερμικής κίνησης των σωματιδίων. Στην περίπτωση αυτή, μερικά από τα ηλεκτρόνια μπαίνουν στην κατάσταση των φορέων δωρεάν χρέωσης. Οι εσωτερικές συνδέσεις μπορούν επίσης να σπάσουν από ένα ηλεκτρικό πεδίο, φως, κλπ. Η ενέργεια ενεργοποίησης έχει πολύ μεγαλύτερες τιμές για ενδογενείς ημιαγωγούς απ 'ό, τι για τους τύπους προσμίξεων.