كيفية حساب طاقة التنشيط

كيفية حساب طاقة التنشيط

طاقة التنشيط هي كمية الطاقة التي يجب توفيرها حتى يستمر التفاعل الكيميائي. توضح مشكلة المثال أدناه كيفية تحديد طاقة تنشيط رد فعل من ثوابت معدل التفاعل في درجات حرارة مختلفة.

مشكلة تنشيط الطاقة

وقد لوحظ رد فعل من الدرجة الثانية. تم العثور على ثابت معدل التفاعل عند ثلاث درجات مئوية ليكون 8.9 × 10-3 لتر / مول و 7.1 × 10-2 لتر / مول عند 35 درجة مئوية. ما هي طاقة تفعيل هذا التفاعل؟

حل

يمكن تحديد طاقة التنشيط باستخدام المعادلة:
قانون الجنسية (ك21) = ها/ ص س (1 / ر1 - 1 / ر2)
أين
Eا = طاقة تنشيط التفاعل في J / mol
R = ثابت الغاز المثالي = 8.3145 J / K · mol
تي1 و ت2 = درجات الحرارة المطلقة (في كلفن)
ك1 و ك2 = ثوابت معدل التفاعل عند T1 و ت2

الخطوة 1: تحويل درجات الحرارة من درجة مئوية إلى كلفن
T = درجة مئوية + 273.15
تي1 = 3 + 273.15
تي1 = 276.15 ك
تي2 = 35 + 273.15
تي2 = 308.15 كلفن

الخطوة 2 - البحث عنا
قانون الجنسية (ك21) = ها/ ص س (1 / ر1 - 1 / ر2)
Ln (7.1 × 10-2/ 8،9 × 10-3) = ها/8.3145 J / K · mol x (1 / 276.15 K - 1 / 308.15 K)
Ln (7.98) = Eا/8.3145 J / K · mol x 3.76 x 10-4 ك-1
2.077 = ها(4.52 × 10-5 مول / J)
Eا = 4.59 × 104 J / مول
أو في kJ / mol ، (القسمة على 1000)
Eا = 45.9 كيلو جول / مول

إجابة: طاقة التنشيط لهذا التفاعل هي 4.59 × 104 J / mol أو 45.9 kJ / mol.

كيفية استخدام الرسم البياني لإيجاد طاقة التنشيط

هناك طريقة أخرى لحساب طاقة تنشيط أي تفاعل وهي الرسم البياني ln k (ثابت المعدل) مقابل 1 / T (معكوس درجة الحرارة في كلفن). سوف تشكل الحبكة خط مستقيم معبراً عنها بالمعادلة:

م = - ها/ R

حيث m هو ميل الخط ، Ea هي طاقة التنشيط ، و R هو ثابت الغاز المثالي عند 8.314 J / mol-K. إذا كنت قد أجريت قياسات درجة الحرارة في مئوية أو فهرنهايت ، تذكر تحويلها إلى كلفن قبل حساب 1 / T والتخطيط للرسم البياني.

إذا كنت ترغب في رسم قطعة من طاقة رد الفعل مقابل إحداثيات رد الفعل ، فإن الفرق بين طاقة المواد المتفاعلة والمنتجات سيكون ΔH ، في حين أن الطاقة الزائدة (جزء من المنحنى أعلى من المنتجات) سوف كن طاقة التنشيط.

ضع في اعتبارك ، في حين أن معظم معدلات التفاعل تزداد مع ارتفاع درجة الحرارة ، هناك بعض الحالات التي ينخفض ​​فيها معدل التفاعل مع درجة الحرارة. هذه التفاعلات لها طاقة تنشيط سلبية. لذا ، على الرغم من أنك تتوقع أن تكون طاقة التنشيط عددًا إيجابيًا ، فكن على دراية أنه من الممكن أن تكون سالبة أيضًا.

من اكتشف طاقة التنشيط؟

اقترح العالم السويدي سفانتي أرهينيوس مصطلح "طاقة التنشيط" في عام 1880 لتحديد الحد الأدنى من الطاقة اللازمة لمجموعة من المواد الكيميائية المتفاعلة للتفاعل وتشكيل المنتجات. في الرسم البياني ، يتم رسم بياني لطاقة التنشيط على أنها ارتفاع حاجز الطاقة بين نقطتين من الطاقة المحتملة. النقاط الدنيا هي طاقات المواد المتفاعلة المستقرة والمنتجات.

حتى ردود الفعل الطاردة للحرارة ، مثل حرق الشموع ، تتطلب مدخلات الطاقة. في حالة الاحتراق ، تبدأ المباراة المضاءة أو الحرارة الشديدة في التفاعل. من هناك ، تزود الحرارة الناتجة عن التفاعل الطاقة لجعلها مكتفية ذاتيا.


شاهد الفيديو: طريقه حل مسائل منحني طاقه التنشيط كيمياء ثالثه ثانوي