化学的活性化エネルギーそれが構成するもの、計算

の 化学活性化エネルギー （速度論的研究の観点から）は化学反応を開始するのに必要とされる可能な限り少ない量のエネルギーを指す。化学反応速度論における衝突の理論によると、動いているすべての分子はある程度の運動エネルギーを持っていると言われています。.

これは、あなたの動きのスピードが速くなればなるほど、あなたの運動エネルギーの大きさも大きくなることを意味します。この意味で、速い運動をする分子はそれ自体では断片に分割できないので、それと他の分子との間で衝突が起こらなければならず、その結果化学反応が起こり得る。.

これが起こると - 分子間で衝突が起こると - その運動エネルギーの一部が振動エネルギーに変換されます。同様に、プロセスの開始時に運動エネルギーが高いと、衝突に関与する分子が非常に大きな振動を示すため、存在する化学結合の一部が破壊されます。.

このリンクの切断は、反応物の生成物への変換における最初のステップです。つまり、これらの形成にあります。他方、この過程の始めに運動エネルギーが小さい場合、分子の「跳ね返り」の現象が起こり、それを介してそれらは実質的に無傷で分離する。.

索引

• 1それは何で構成されていますか？?
  • 1.1活性化複合体
• 2どのように計算されますか?
  • 2.1化学反応の活性化エネルギーの計算
• 3活性化エネルギーは反応速度にどのように影響しますか?
• 4活性化エネルギーの計算例
• 5参考文献

それは何で構成されていますか？?

前述の化学反応を開始するための分子間の衝突の概念から始めて、衝突が起こるために必要な最小量のエネルギーがあると言えます。.

それで、エネルギー値がこの必要最小値より小さければ、衝突が起こった後に分子間の変化は単純にないでしょう。つまり、このエネルギーがなければ、関係する種は事実上無傷のままで起こりません。この衝撃による変化.

この順序で、分子間の衝突後に変化が起こるために必要な最小エネルギーは活性化エネルギーと呼ばれます。.

言い換えれば、衝撃に関与する分子は、化学反応が起こり得るように、活性化エネルギー以上の大きさのある量の総運動エネルギーを持たなければならない。.

また、多くの場合、分子は衝突して活性複合体と呼ばれる新しい種を生み出します。構造は一時的にしか存在しないため「遷移状態」とも呼ばれます。.

それは衝突のためそして反応の生成物の形成の前に反応種によって引き起こされる.

活性化コンプレックス

上記の活性化錯体は、非常に低い安定性を有するが、今度は大量の位置エネルギーを有する種を形成する。.

次の図は、エネルギーで表現された反応物の生成物への変換を示しており、形成される活性化錯体のエネルギーの大きさは反応物および生成物のエネルギーの大きさよりもかなり大きいことに注目する。.

反応の終わりに生成物が反応物質よりも大きな安定性を有する場合、エネルギーの放出は熱の形で起こり、発熱反応を生じる。.

反対に、反応物が生成物よりも大きな安定性をもたらす場合、それは反応混合物がその周囲からの熱の形でエネルギーの吸収を示し、吸熱反応をもたらすことを意味する。.

同様に、どちらかのケースが発生した場合、前に示したように、反応の進行または進行に対して反応するシステムの位置エネルギーがプロットされた図を作成する必要があります。.

このようにして、反応が進行するにつれて起こる潜在的なエネルギー変化が得られ、そして反応物は生成物に変換される。.

どのように計算されますか?

化学反応の活性化エネルギーはその反応の速度定数と密接に関係しており、温度に対するこの定数の依存性はアレニウスの式で表されます。

k = Ae^{-Ea / RT}

この表現では k 反応の速度定数（温度による）とパラメータを表します。 A これは周波数因子と呼ばれ、分子間衝突の頻度の尺度です。.

その部分について, e は、一連の自然対数の基礎を表します。それは活性化エネルギーの負の商に等しい力に引き上げられる（Ea）ガス定数から生じる積の間（）R）と絶対温度（T考慮するシステムの.

周波数係数は、広い温度範囲にわたる特定の反応系では定数と見なすことができることに留意すべき.

この数学的表現はもともと1884年にオランダ出身の化学者Jacobus Henricus van't Hoffによって想定されたが、科学的妥当性を与え、その前提を解釈したのは1889年のスウェーデン生まれの化学者Svante Arrheniusであった。.

化学反応の活性化エネルギーの計算

アレニウスの式は、反応の速度定数と分子間の衝突の頻度との間に存在する直接比例関係を指摘しています.

また、この方程式は、自然対数の性質を方程式の両側に適用することによって、より便利な方法で表すことができます。

ln k = ln A - Ea / RT

線の方程式（y = mx + b）を得るために項を並べ替えると、次の式が得られます。

ln k =（ - Ea / R）（1 / T）+ ln A

したがって、ln k対1 / Tのグラフを作成すると、直線が得られます。ここで、ln kはy座標を表し、（ - A / R）は直線の傾き（m）を表します。（1 / T）は座標xを表し、ln Aは座標軸（b）との交点を表します。.

見て分かるように、この計算から生じる傾きは、－Ｅａ ／ Ｒの値に等しい。これは、この表現によって活性化エネルギーの値を得ることが望まれる場合、単純な消去が実行されるべきであることを意味し、その結果、

Ea = -mR

ここで我々はmの値を知っており、Rは8.314J / K・molに等しい定数である.

活性化エネルギーは反応速度にどのように影響しますか?

活性化エネルギーのイメージを作ろうとするとき、それはより低いエネルギーの分子間で反応が起こらない障壁として考えることができます.

一般的な反応と同様に、反応できる分子の数が非常に多いため、速度（そしてこれらの分子の運動エネルギー）は非常に変わりやすいことがあります。.

通常、衝突を経験する分子のうち、運動の速度が速い分子のごく一部だけが、活性化エネルギーの大きさを克服するのに十分な運動エネルギーを示すことが起こります。それで、これらの分子は適切で、反応の一部になることができます.

アレニウスの式によれば、負の符号 - 活性化エネルギーとガス定数の積の絶対商積の間の商の前に - は、活性化エネルギーの増加に伴って速度定数が減少することを意味します。気温が上がると成長も.

活性化エネルギーの計算例

アレニウスの式に従ってグラフを作成することによって活性化エネルギーを計算するために、我々はアセトアルデヒドの分解反応の速度定数が5つの異なる温度で測定されていることを持ち、活性化エネルギーを決定したい。これは次のように表されます。

CH₃CHO（g）→CH₄（g）+ CO（g）

５回の測定のデータは以下の通りである。

k（1 / M^1/2・S）：0.011 - 0.035 - 0.105 - 0.343 - 0.789

T（K）：700 - 730 - 760 - 790 - 810

まず、この未知数を解いて活性化エネルギーを求めるには、ln k vs 1 / T（y vs x）のグラフを作成して直線を求め、これから傾きを求めてEaの値を求めます。説明したように.

アレニウスの式に従って測定値のデータを変換すると、ｙおよびｘについてそれぞれ以下の値が見いだされる。

Ｉｎｋ：（ - ４．５１） - （ - ３．３５） - （ - ２．２５４） - （ - １．０７０） - （ - ０．２３７）

1 / T（K^-1）：1.43 * 10^-3 - 1.37×10^-3 - 1.32×10^-3 - 1,27×10^-3 - 1,23×10^-3

これらの値の中で、そして傾きの数学的計算によって - コンピュータまたは計算機において、式m =（Yによって）₂-Y₁）/（X₂-X₁）または線形回帰法を使用して - 私たちは得ますm = -Ea / R = -2.09 * 10⁴ K.だから：

Ｅａ ＝（８．３１４Ｊ ／ Ｋ・ｍｏｌ）（２．０９×１０）⁴ K）

= 1.74 * 10⁵ = 1.74 * 10² kJ / mol

グラフィカルな方法で他の活性化エネルギーを決定するために、同様の手順が実行されます。.

参考文献

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2. Chang、R.（2007）。化学、第9版。メキシコ：McGraw-Hill.
3. ブリタニカ、E。（s.f.）。活性化エネルギーbritannica.comから取得
4. Moore、J. W.およびPearson、R. G.（1961）。速度論とメカニズムbooks.google.co.veから取得
5. Kaesche、H.（2003）。金属の腐食物理化学的原理と現在の問題books.google.co.veから取得