Energie de activare

Reacții chimice pot curge la rate diferite. Unele dintre ele se termină în câteva secunde, altele se pot deplasa cu ore, zile și chiar decenii. Pentru a determina productivitatea și dimensiunea echipamentului necesar, precum și cantitatea produsului produs, este important să cunoaștem rata la care apar reacțiile chimice. Poate avea valori diferite, în funcție de:
-concentrația substanțelor care reacționează -
-temperatura sistemului.

Științificul suedez S. Arrhenius la sfârșitul secolului al XIX-lea a derivat o ecuație care arată dependența ratei reacției chimice de un astfel de indice ca energia de activare. Acest indicator este o valoare constantă și este determinat de natura interacțiunii chimice a substanțelor.
Conform sugestiilor cercetătorului, numai moleculele care se formează din molecule obișnuite și care sunt în mișcare pot intra într-o reacție între ele. Asemenea particule au fost numite active. Energia de activare este forța necesară pentru trecerea moleculelor obișnuite într-o stare în care mișcarea și reacția lor devin cea mai rapidă.

În timpul interacțiunilor chimice, unele particule de materie sunt distruse, în timp ce altele apar. În acest caz, conexiunile dintre ele se schimbă, adică densitatea electronilor este redistribuită. Rata reacției chimice, în care interacțiunile vechi ar fi complet distruse, ar avea o valoare foarte scăzută. În același timp, cantitatea de energie furnizată trebuie să fie ridicată. Studiile științifice au arătat că în timpul interacțiunii substanțelor, orice sistem formează un complex activat, care este starea sa de tranziție. În același timp, legăturile vechi sunt slăbite, iar cele noi sunt doar subliniate. Această perioadă este foarte mică. Este o fracțiune de secundă. Rezultatul dezintegrării acestui complex este formarea de substanțe inițiale sau produse de interacțiune chimică.

Pentru ca componenta de tranziție să apară, este necesar să se acorde o activitate sistemului. Aceasta necesită energia de activare a reacției chimice. Formarea complexului de tranziție este determinată de puterea pe care o au moleculele. Cantitatea de astfel de particule în sistem depinde de regimul de temperatură. Dacă este suficient de mare, fracțiunea de molecule active este mare. În acest caz, magnitudinea forței interacțiunii lor este mai mare sau egală cu indicele, numită "energia de activare". Astfel, la temperaturi suficient de ridicate, numărul de molecule capabile să formeze un complex de tranziție este ridicat. Ca urmare, rata de reacție chimică crește. Dimpotrivă, dacă energia de activare este de mare importanță, fracțiunea de particule capabile de interacțiune este mică.
Prezența unei bariere de energie ridicată reprezintă un obstacol în calea apariției reacțiilor chimice la temperaturi scăzute, deși probabilitatea lor există. Interferențele exoterme și endoterme au caracteristici diferite. Primul dintre ele are cea mai mică energie de activare, iar al doilea cu energia de activare mai mare.

Acest concept este folosit și în fizică. Energia de activare a unui semiconductor este forța minimă care ar trebui să acceadă electronii pentru trecerea la banda de conducție. În timpul acestui proces, legăturile dintre atomi sunt rupte. În plus, electronul trebuie să treacă de la banda de valență la regiunea de conducere. Creșterea temperaturii este motivul creșterii mișcării termice a particulelor. În acest caz, unii dintre electroni merg în starea de transportatori cu taxă liberă. Legăturile interne pot fi rupte de un câmp electric, de lumină etc. Energia de activare are valori mult mai mari pentru semiconductorii intrinseci decât pentru cele cu impurități.