Innehåll
- TL; DR (för lång; läste inte)
- En aktiveringsenergidefinition
- Exempel på kemiska reaktioner som kräver aktiveringsenergi
Medan vissa kemiska reaktioner startar så snart reaktanterna kommer i kontakt, för många andra, reagerar kemikalierna inte förrän de levereras med en extern energikälla som kan ge aktiveringsenergin. Det finns flera anledningar till att reaktanter i närheten inte kan omedelbart delta i en kemisk reaktion, men det är viktigt att veta vilka typer av reaktioner som kräver en aktiveringsenergi, hur mycket energi som krävs och vilka reaktioner fortsätter omedelbart. Först då kan kemiska reaktioner initieras och kontrolleras på ett säkert sätt.
TL; DR (för lång; läste inte)
Aktiveringsenergi är den energi som krävs för att starta en kemisk reaktion. Vissa reaktioner fortsätter omedelbart när reaktanterna sammanförs, men för många andra är det inte tillräckligt att placera reaktanterna i närheten. En extern energikälla för att tillhandahålla aktiveringsenergi krävs för att reaktionen ska fortsätta.
En aktiveringsenergidefinition
För att definiera aktiveringsenergi måste initieringen av kemiska reaktioner analyseras. Sådana reaktioner inträffar när molekyler byter elektron eller när joner med motsatta laddningar föras. För att molekyler ska kunna byta elektroner måste bindningarna som håller elektronema bundna till en molekyl brytas. För joner har de positivt laddade jonerna tappat en elektron. I båda fallen behövs energi för att bryta de initiala bindningarna.
En extern energikälla kan tillhandahålla den energi som krävs för att lossa elektronerna i fråga och låta den kemiska reaktionen fortsätta. Enheter för aktiveringsenergi är enheter som kilojoules, kilokalorier eller kilowattimmar. När reaktionen pågår släpper den energi och är självbärande. Aktiveringsenergi krävs endast i början för att låta den kemiska reaktionen starta.
Baserat på denna analys definieras aktiveringsenergi som den minsta energi som krävs för att starta en kemisk reaktion. När energi tillförs reaktanter från en extern källa, påskyndas molekylerna och kolliderar mer våldsamt. De våldsamma kollisionerna släpper elektroner fritt, och de resulterande atomerna eller jonerna reagerar med varandra för att frigöra energi och hålla reaktionen igång.
Exempel på kemiska reaktioner som kräver aktiveringsenergi
Den vanligaste typen av reaktion som kräver aktiveringsenergi involverar många typer av eld eller förbränning. Dessa reaktioner kombinerar syre med ett material som innehåller kol. Kolet har befintliga molekylära bindningar med andra element i bränslet medan syregas finns som två syreatomer bundna samman. Kolet och syre reagerar normalt inte med varandra eftersom de befintliga molekylbindningarna är för starka för att brytas av vanliga molekylära kollisioner. När extern energi som en flamma från en tändsticka eller en gnista bryter några av bindningarna, reagerar de resulterande syre- och kolatomerna för att frigöra energi och hålla en eld igång tills den slutar att bränna ut.
Ett annat exempel är väte och syre som bildar en explosiv blandning. Om väte och syre blandas i rumstemperatur händer ingenting. Både väte och syregas består av molekyler med två atomer bundna samman. Så snart några av dessa bindningar bryts, till exempel av en gnista, uppstår en explosion. Gnisten ger några molekyler extra energi så att de rör sig snabbare och kolliderar och bryter sina bindningar. Vissa syre- och väteatomer kombineras för att bilda vattenmolekyler och frigör en stor mängd energi. Denna energi påskyndar fler molekyler, bryter fler bindningar och tillåter fler atomer att reagera, vilket resulterar i explosionen.
Aktiveringsenergi är ett användbart koncept när det gäller att initiera och kontrollera kemiska reaktioner. Om en reaktion kräver aktiveringsenergi kan reaktanterna lagras tillsammans på ett säkert sätt, och motsvarande reaktion kommer inte att äga rum förrän aktiveringsenergin tillförs från en extern källa. För kemiska reaktioner som inte behöver en aktiveringsenergi, till exempel metalliskt natrium och vatten, måste reaktanterna förvaras försiktigt så att de inte kommer i kontakt med misstag och orsakar en okontrollerad reaktion.