شاه کلید نکات
شاه کلید سوال
انرژی فعال سازی در واکنش های شیمیایی
الف در شیمی 2 آموختید که واکنش های شیمیایی با سرعت های گوناگون انجام می شوند. برای نمونه واکنش زنگ زدن آهن کُند در حالی که واکنش سوختن متان، تند است. به راستی چرا سرعت واکنش های شیمیایی با هم تفاوت دارند؟
ب همچنین می دانید که افزایش دما سبب افزایش سرعت واکنش های شیمیایی می شود؛ برای نمونه گاز نیتروژن با گاز اکسیژن در دمای اتاق واکنش نمی دهد اما درون موتور خودرو اندکی از آنها به نیتروژن مونوکسید تبدیل می شود. آیا می دانید چرا این واکنش در دمای اتاق انجام نمی شود؟
هر واکنش برای انجام شدن به حداقلی از انرژی نیاز دارد. در واقع برای اینکه یک واکنش شیمیایی آغاز شود باید واکنش دهنده ها مقدار معینی انرژی داشته باشند. برای درک بهتر این موضوع، فرض کنید شخصی می خواهد گلوله ای را از نقطه A به نقطه B منتقل کند (شکل 3).
پ برای این منظور، او دست کم باید انرژی لازم برای رساندن گلوله به با لای قله را تأمین کند؛ زیرا از آن به بعد گلوله بر اثر نیروی گرانش روی سطح شیب دار به پایین سرازیر می شود. بدیهی است هر چه ارتفاع قله کمتر باشد، انتقال گلوله آسان تر و سریع تر انجام می شود (چرا؟).
الف
در دنیای شیمی، هویت و ساختار هر ماده با دیگری فرق دارد. واکنشهای مختلف شامل شکستن پیوندهای متفاوتی در واکنشدهندهها و تشکیل پیوندهای جدیدی هستند. به همین دلیل، هر واکنش برای شروع به یک حداقل انرژی خاص خودش نیاز دارد که به آن انرژی فعالسازی (Ea) میگوییم. چون سد انرژی در واکنشهای مختلف با هم تفاوت دارد (بعضی قلهها بلندتر و بعضی کوتاهترند)، سرعت انجام آنها هم با هم متفاوت است.
ب
پاسخ در ارتفاع بسیار بلندِ قلهی این واکنش نهفته است! مولکول گاز نیتروژن (N2) پیوند سهگانه و بسیار قدرتمندی دارد، پس برای شکسته شدن این پیوندها و شروع واکنش، انرژی فعالسازی (Ea) زیادی نیاز است. در دمای اتاق، انرژی جنبشی مولکولها آنقدر زیاد نیست که بتوانند از این سد بلند انرژی عبور کنند. اما درون موتور خودرو، به دلیل دمای بسیار بالا و جرقهها، انرژی جنبشی ذرات به شدت بالا رفته و انرژی لازم برای عبور از این سد فراهم میشود.
پ
همانطور که در بررسی قبلی هم اشاره کردم، ارتفاع قله در این شکل نماد همان انرژی فعالسازی (Ea) است. وقتی این قله کوتاهتر باشد:
آسانتر است: چون مانع کوچکتر است و انرژی کمتری برای رسیدن به قله نیاز است.
سریعتر است: چون در یک دمای مشخص، کسرِ بسیار بزرگتری از ذراتِ واکنشدهنده، انرژی کافی برای پریدن از روی این مانع کوتاه را دارند؛ در نتیجه تعداد برخوردهای مؤثر در واحد زمان بیشتر شده و سرعت واکنش چشمگیرتر میشود.
1736019749.png)
