Енергія активації
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Енергія активації

Енергія активації, різниця між значеннями середньої енергії часток (молекул, радикалів, іонів і ін.), вступаючих в елементарний акт хімічної реакції, і середньої енергії всіх часток, що знаходяться в реагуючій системі. Для різних хімічних реакцій Е. а. змінюється в широких межах — від декількох до ~ 10 дж./ міль. Для однієї і тієї ж хімічної реакції значення Е. а. залежить від вигляду функцій розподілу молекул по енергіях їх поступальної ходи і внутрішнім мірам свободи (електронним, таким, що коливає, обертальним). Як статистичну величину Е. а. слід відрізняти від порогової енергії, або енергетичного бар'єру, — мінімальній енергії, якою повинна володіти одна пара часток, що стикаються, для протікання даної елементарної реакції.

  В рамках представлень теорії абсолютних швидкостей реакцій Е. а. — різниця між значеннями середньої енергії активованих комплексів і середньої енергії вихідних молекул.

  Уявлення про Е. а. виникли в 70—80-х рр. 19 ст в результаті робіт Я. Вант-Гоффа і С. Ареніуса, присвячених вивченню впливу температури на швидкість хімічної реакції. Константа швидкості реакції до пов'язана з Е. а. ( Е ) рівняння м-коду Ареніуса:

  до = k про e -e/rt

  де R — газова постійна, Т — абсолютна температура в До, до про — постійна, звана передекспоненціальним множником константи швидкості. Це рівняння, засноване на молекулярно-кінетичній теорії, пізніше було отримано в статистичній фізиці з врахуванням ряду спрощуючих припущень, одне з яких — незалежність Е. а. від температури. Для практики і для теоретичних розрахунків в порівняно вузьких температурних інтервалах це припущення справедливе.

  Е. а. можна знайти за експериментальними даними декількома способами. Згідно з одним з них, досліджують кінетику реакції при декількох температурах (про методи див.(дивися) в ст. Швидкість хімічної реакції ) і будують графік в координатах In k 1 /t ; тангенс кута нахилу прямої на цьому графіку, відповідно до рівняння Ареніуса, рівний Е. Для одинстадійних оборотних реакцій (див. Оборотні і необоротні реакції ) Е. а. реакції в одному з напрямів (прямому або зворотному) можна обчислити, якщо відома Е. а. реакції в іншому і температурна залежність константи рівноваги (з термодинамічних даних). Для точніших розрахунків слід враховувати залежність Е. а. від температури.

  Е. а. складних реакцій є комбінацією Е. а. елементарних стадій. Інколи, окрім дійсної Е. а., визначуваною по рівнянню Ареніуса, використовують поняття «здається» Е. а. Наприклад якщо константи швидкостей гетерогенно-каталітичних реакцій визначають по зміні об'ємних концентрацій вихідних речовин і продуктів, то Е, що здається. а. відрізняється від достеменної на величину теплових ефектів, супроводжуючих процеси адсорбції і десорбції реагуючих речовин на поверхні каталізатора. У нерівноважних системах, наприклад плазмохимічеських (див. Плазмохимія ), визначення Е. а. є дуже складним завданням. В деяких випадках, проте, можливе формальне вживання рівняння Ареніуса.

  Е. а. — найважливіше поняття кінетики хімічної ; її значення включають в спеціальні довідники і використовують в хімічній технології для розрахунку швидкостей реакцій в різних умовах.

  Літ. див.(дивися) при ст. Кінетика хімічна .

  Ю. А. Колбановський.