سرچشمه انرژي فعالسازي
سرچشمه اين انرژي ، همان انرژي جنبشي ذرات در حال حرکت است. بيشتر برخوردها کمتر از اين مقدار ، انرژي فراهم مي‌آورند و بي‌فايده‌اند. در اين موارد ، ذرات اوليه بطور ساده به عقب مي‌جهند. فقط برخوردهاي محکم بين ذراتي که يکي از آنها و يا هر دو با سرعت غيرعادي حرکت مي‌کنند و انرژي کافي در اختيار دارند، موجب اجراي واکنش مي‌شوند. سرانجام ، اين برخوردها ، علاوه بر داشتن انرژي به اندازه کافي ، بايد هنگامي رخ دهند که ذرات به گونه اي مناسب جهت گرفته باشند.
بررسي يک واکنش براي درک مفهوم انرژي فعالسازي
براي آنکه ببينيم در جريان يک واکنش شيميايي ، واقعا چه رخ مي‌دهد، اجازه بدهيد به مثال ويژه حمله اتمهاي کلر به مولکول متان ، از نزديک نگاه کنيم:
Cl. + CH3-H -----> H-Cl + .CH3
اين واکنش ، بطور نسبي ساده است: در فاز گاز صورت مي‌گيرد و بنابراين ، با حضور حلال پيچيدگي پيدا نمي‌کند؛ اين واکنش ، شامل برهمکنش يک اتم تنها با ساده‌ترين مولکولهاي آلي است. ولي از اين واکنش ، اصولي را مي‌توانيم بياموزيم که در مورد هر واکنشي کاربرد دارند.
انرژي فعالسازي ، E
شرط انجام واکنش
راستي اگر قرار باشد اين واکنش انجام شود، چه بايد رخ بدهد؟ پيش از هر چيز ، يک اتم کلر و يک مولکول متان بايد برخورد کنند و چون محدوده نيروهاي شيميايي فوق‌العاده کوچک است، پيوند هيدروژن- کلر ، فقط هنگامي مي‌تواند تشکيل شود که اين اتمها با هم در تماس نزديک باشند.
بعد براي آنکه اين برخورد ، موثر باشد، بايد يک مقدار انرژي حداقل داشته باشد. تشکيل شدن پيوند H-Cl ، حدود kcal/mol 103 انرژي آزاد مي‌کند. شکستن پيوند ، انرژي نياز دارد. ممکن است انتظار داشته باشيم که فقط انرژي اضافي براي اجراي واکنش ، کفايت کند، ولي اينطور نيست. شکستن پيوند و تشکيل شدن پيوند به احتمال قوي در يک زمان انجام نمي‌شوند و انرژي آزاد شده از يک فرايند ، کاملا در اختيار فرايند ديگر قرار نمي‌گيرد.
آزمايش نشان داده است که اگر قرار باشد واکنش انجام شود، بايد انرژي در اختيار آن قرار داد. همانطور که گفتيم، انرژي فعالسازي ، کمترين مقدار انرژي است که يک برخورد بايد فراهم کند تا واکنش انجام شود.
انرژي مورد نياز واکنش
بطور کلي ، يک واکنش شيميايي به برخوردهايي با انرژي کافي و جهت گيري مناسب نياز دارد. تقريبا براي هر واکنشي که در آن پيوندها مي‌شکنند، حتي براي واکنشهاي گرماده که در آنها از تشکيل پيوند ، بيش از آنچه که شکستن پيوند انرژي مصرف مي‌کند، انرژي آزاد مي‌شود، انرژي فعالسازي وجود دارد.
حمله اتمهاي بروم به متان ، با تغيير آنتالپي برابر با 16KCal+ خيلي گرماگيرتر است. شکستن پيوند ، مانند پيش ، به انرژي نياز دارد که فقط 88KCal آن ، با تشکيل پيوند H-Br فراهم مي‌آيد. آشکار است که حتي اگر اين 88KCal بطور کامل براي شکستن پيوند مصرف شود، دست‌کم 16KCal ديگر بايد در اثر برخورد فراهم شود. به عبارت ديگر ، Eact يک واکنش گرماگير بايد دست‌کم به بزرگي تغيير آنتالپي باشد. همان طور که Eact> واکنش در مورد بحث (18KCal) ، در واقع بزرگتر از تغيير آنتالپي آن است.
منبع: http://atwis.com/خ