Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Поиск репетиторов
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


ЭНЕРГИЯ АКТИВАЦИИ

ЭНЕРГИЯ АКТИВАЦИИ в элементарных р-циях, миним. энергия реагентов (атомов, молекул и др. частиц), достаточная для того, чтобы они вступили в хим. р-цию, т. е. для преодоления барьера на пов-сти потенциальной энергии, отделяющего реагенты от продуктов р-ции. Потенциальный барьер - максимум потенциальной энергии, через к-рый должна пройти система в ходе элементарного акта хим. превращения. Высота потенциального барьера для любого пути, проходящего через переходное состояние, равна потенциальной энергии в переходном состоянии. Если в сложной р-ции, состоящей из последовательных и параллельных элементарных р-ций, имеется лимитирующая элементарная р-ция (р-ция с макс. характерным временем), то ее энергия активации является и энергией активации сложной р-ции. В макроскопич. хим. кинетике энергия активации- энергетич. параметр Еа, входящий в Аррениуса уравнение:6040-22.jpg где к - константа скорости; А - предэкспоненциальный множитель (постоянная или слабо зависящая от т-ры величина); k - константа Больцмана; Т - абс. т-ра. График зависимости lnk от 1/kT (аррениусов график) - прямая линия. Наблюдаемая энергия активации вычисляется из тангенса угла наклона этой прямой. В общем случае сложных р-ций параметр Еа в ур-нии Аррениуса является ф-цией энергии активации отдельных стадий, и определяемая энергия активации наз. эффективной (эмпирической, кажущейся).
Любой процесс, сопровождающийся к.-л. изменением энергии, является экзотермическим в одном направлении и эндотермическим в другом. Энергии активации экзотермич. и эндотермич. направлений р-ции, обозначаемые соотв.6040-23.jpg и6040-24.jpg, связаны соотношением:6040-25.jpg
где Q - .теплота р-ции при Т= 0. Качественная одномерная геом. иллюстрация связи энергии активации с высотой потенциального барьера и теплотой р-ции представлена на рис., где q -координата реакции (см. также Активированного комплекса теория); Е1 и Е2 - уровни энергии соотв. основного состояния реагентов и продуктов р-ции.

6040-26.jpg

Энергетич. схема элементарной реакции.

Для р-ций рекомбинации своб. радикалов (в т. ч. и атомов), а также для широкого класса экзотермич. ионно-молекулярных реакций энергия активации равна нулю или очень мала по сравнению с типичными значениями энергий хим. связей Есв. Для р-ций, сопровождающихся одновременно разрывом одних и образованием других хим. связей,6040-27.jpg составляет обычно от сотых до десятых долей Есв, если среди реагентов есть своб. радикалы, и сравнима с Есв , если реагенты - химически насыщенные молекулы.6040-28.jpg м. б. аномально большой (напр., больше энергии возбуждения атома Е*) в р-циях тушения электронного возбуждения при столкновениях атомов: А* + А6040-29.jpg А + А, если точка пересечения термов реагентов и продуктов р-ции расположена высоко по сравнению с Е* или термы не пересекаются.
Известны эмпирич. корреляции, устанавливающие приближенную связь между Еа и Q для однотипных р-ций, напр. правило Поляни-Семенова:

6040-30.jpg

где Е0и6040-31.jpg - константы. Теоретич. расчеты Еа производятся приближенными методами квантовой химии. Точные последовательные квантовомех. вычисления выполнены пока для систем, содержащих не более 3 электронов, напр. для 3 атомов водорода.
Для придания системе необходимой энергии активации используют нагревание, действие электромагнитного излучения и др., а также вводят катализаторы, направляющие хим. р-ции по пути с меньшей энергией активации.

Лит.: Кондратьев В. Н., Никитин Е. Е., Тальрозе В. Л., в кн.: Низкотемпературная плазма, М., 1967, с. 13-34; Термические бимолекулярные реакции в газах, М., 1976; Кузнецов Н.М., Савров С.Д., "Химическая физика", 1990, т. 9, № 3, с. 356-69.

Н. М. Кузнецов.


     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн