Aktivačná energia

Chemické reakcie sa môžu vyskytnúť s rôznymi účinkamiRýchlosti. Niektoré z nich skončia v priebehu niekoľkých sekúnd, iné môžu pretiahnuť hodiny, dni a dokonca desiatky rokov. Aby bolo možné určiť produktivitu a veľkosť potrebného zariadenia, ako aj množstvo produkovaného produktu, je dôležité poznať rýchlosť, s akou sa vyskytujú chemické reakcie. Môže mať rôzne hodnoty v závislosti od:
- koncentrácia reagujúcich látok;
- teplota systému.

Švédsky vedec S. Arrhenius na konci devätnásteho storočia odvodil rovnicu znázorňujúcu závislosť rýchlosti chemickej reakcie na takom indexe ako aktivačná energia. Tento ukazovateľ je konštantná hodnota a je určený charakterom chemickej interakcie látok.
Podľa predpokladu vedca, v reakcii medzi sebouIba tie molekuly, ktoré sú tvorené bežnými molekulami a sú v pohybe, môžu vstúpiť. Také častice sa nazývajú aktívne. Aktivačná energia je sila potrebná na prechod obyčajných molekúl do stavu, v ktorom sa ich pohyb a reakcia stávajú najrýchlejšími.

Počas priebehu chemických interakciíniektoré častice hmoty sú zničené a iné vznikajú. V tomto prípade sa prepojenia medzi nimi menia, to znamená, že elektrónová hustota sa prerozdeľuje. Rýchlosť chemickej reakcie, pri ktorej by boli staré interakcie úplne zničené, by mali veľmi nízku hodnotu. Súčasne musí byť dodávaná energia vysoká. Vedecké štúdie ukázali, že počas interakcie látok tvorí akýkoľvek systém aktivovaný komplex, ktorým je jeho prechodný stav. Zároveň sú staré väzby oslabené a nové sú len načrtnuté. Toto obdobie je veľmi malé. Je to zlomok sekundy. Výsledkom rozpadu tohto komplexu je tvorba počiatočných látok alebo produktov chemickej interakcie.

Na to, aby vznikla zložka prechodu,je potrebné dať do systému aktivitu. To si vyžaduje aktivačnú energiu chemickej reakcie. Tvorba prechodného komplexu je určená silou, ktorú majú molekuly. Množstvo takýchto častíc v systéme závisí od teplotného režimu. Ak je dostatočne vysoká, je podiel aktívnych molekúl veľký. V tomto prípade je veľkosť sily ich interakcie vyššia alebo rovná indexu nazývanému "aktivačná energia". Tak pri dostatočne vysokých teplotách je počet molekúl schopných tvoriť prechodový komplex vysoký. V dôsledku toho sa zvyšuje rýchlosť chemickej reakcie. Naopak ak je aktivačná energia veľmi dôležitá, frakcia častíc schopných interakcie je malá.
Prítomnosť vysokoenergetickej bariéry jeobštrukcia chemických reakcií pri nízkych teplotách, hoci ich pravdepodobnosť existuje. Exotermické a endotermické interakcie majú rôzne vlastnosti. Prvé z nich postupujú s najnižšou aktivačnou energiou a druhé s vyššou aktivačnou energiou.

Tento koncept sa používa aj vo fyzike. Aktivačná energia polovodiča je minimálna sila, ktorá by mala poskytnúť zrýchlenie elektrónov na prechod do vodivého pásma. Počas tohto procesu sú väzby medzi atómami rozbité. Okrem toho sa elektrón musí pohybovať z valenčného pásma do vodivého pásma. Zvýšenie teploty je dôvodom na zvýšenie tepelného pohybu častíc. V tomto prípade niektoré z elektrónov prechádzajú do stavu nosičov bezplatného poplatku. Vnútorné pripojenia môžu byť tiež prerušené elektrickým poľom, svetlom atď. Aktivačná energia má oveľa väčšie hodnoty pre vnútorné polovodiče ako pre nečistoty.