Năng lượng hoạt hóa là gì?

Năng lượng hoạt hóa của chất là năng lượng tối thiểu cần cung cấp cho các tiểu phân để chúng trở thành hoạt động (có khả năng phản ứng). Để giúp các bạn hiểu rõ hơn về khái niệm này, Top lời giải sẽ đưa ra khái niệm dễ hiểu và chính xác nhất cùng những kiến thức liên quan đến dạng năng lượng này nhé!

1. Năng lượng hoạt hóa là gì?

Năng lượng hoạt hóa là số tiền tối thiểu là năng lượng cần thiết để bắt đầu một phản ứng . Đó là chiều cao của hàng rào thế năng giữa cực tiểu thế năng của chất phản ứng và sản phẩm. Năng lượng hoạt hóa được ký hiệu là E a và thường có đơn vị là kilojoules trên mol (kJ / mol) hoặc kilocalories trên mol (kcal / mol). Thuật ngữ “năng lượng hoạt hóa” được nhà khoa học Thụy Điển Svante Arrhenius đưa ra vào năm 1889.

2. Ai phát hiện ra năng lượng kích hoạt?

Nhà khoa học Thụy Điển Svante Arrhenius đề xuất thuật ngữ "năng lượng hoạt hóa" vào năm 1880 để xác định năng lượng tối thiểu cần thiết để một tập hợp các chất phản ứng hóa học tương tác và tạo thành sản phẩm. Trong một biểu đồ, năng lượng hoạt hóa được vẽ bằng đồ thị chiều cao của một rào cản năng lượng giữa hai điểm cực tiểu của thế năng. Điểm tối thiểu là năng lượng của chất phản ứng và sản phẩm ổn định.

Ngay cả các phản ứng tỏa nhiệt, chẳng hạn như đốt một ngọn nến, cũng cần năng lượng đầu vào. Trong trường hợp đốt cháy, một que diêm sáng hoặc cực nóng bắt đầu phản ứng. Từ đó, nhiệt phát sinh từ phản ứng cung cấp năng lượng để phản ứng tự duy trì.

3. Cách tính năng lượng hoạt hóa

Năng lượng hoạt hóa E* được tính bằng:

E* = E*(A) + E*(B) = E(tt) - E(bđ)

Trong đó:

+ E*(A), E*(B):năng lượng hoạt hóa của các chất phản ứng A,B

+ E(bđ),E(tt):năng lượng ban đầu, năng lượng tối thiểu để phản ứng có thể xảy ra.

Năng lượng hoạt hóa càng nhỏ thì càng có nhiều tiểu phân tử hoạt động nên tốc độ phản ứng càng lớn.

Không chỉ vậy, năng lượng hoạt hóa có ảnh hưởng đên tốc độ phản ứng, kích thước, hình dạng, nhất là sự định hướng không gian của các tiểu phân khi va chạm của các tiểu phân hoạt động đóng vai trò quan trọng đối với tốc độ phản ứng.

Trong hóa học và vật lý, Năng lượng Kích hoạt là năng lượng phải được cung cấp cho hệ thống hóa học hoặc hạt nhân  với các chất phản ứng tiềm năng dẫn đến: phản ứng hóa học,  phản ứng hạt nhân,  hoặc các hiện tượng vật lý khác.

Năng lượng kích hoạt (E a) của một phản ứng được đo bằng joules (J) và hoặc kilojoules trên mỗi mol (kJ / mol) hoặc kilocalories mỗi mol (kcal / mol).

Năng lượng kích hoạt có thể được coi là độ lớn của hàng rào tiềm năng (đôi khi được gọi là hàng rào năng lượng) tách biệt cực tiểu của bề mặt năng lượng tiềm năng liên quan đến trạng thái nhiệt động ban đầu và cuối cùng. Để phản ứng hóa học hoặc phân chia  diễn ra ở tốc độ hợp lý, nhiệt độ của hệ thống phải đủ cao để tồn tại số lượng phân tử đáng kể có năng lượng tịnh tiến bằng hoặc lớn hơn năng lượng kích hoạt.

Thuật ngữ Kích hoạt năng lượng được giới thiệu vào năm 1889 bởi nhà khoa học người Thụy Điển Svante Arrhenius

Có rất nhiều dạng năng lượng khác nhau đã được tìm kiếm và sáng tạo ra trong đó có năng lượng hoạt hóa – một trong những năng lượng thú vị và hấp dẫn.

4. Tại sao cần năng lượng kích hoạt?

Nếu bạn trộn hai hóa chất với nhau, chỉ một số nhỏ va chạm sẽ xảy ra tự nhiên giữa các phân tử chất phản ứng để tạo ra sản phẩm. Điều này đặc biệt đúng nếu các phân tử có động năng thấp . Vì vậy, trước khi một phần đáng kể của chất phản ứng có thể được chuyển hóa thành sản phẩm, năng lượng tự do của hệ phải được khắc phục. Năng lượng hoạt hóa cung cấp cho phản ứng mà cần thêm một chút lực đẩy để bắt đầu. Ngay cả các phản ứng tỏa nhiệt cũng cần năng lượng hoạt hóa để bắt đầu. Ví dụ, một đống gỗ sẽ không tự cháy. Một que diêm sáng có thể cung cấp năng lượng kích hoạt để bắt đầu quá trình đốt cháy. Khi phản ứng hóa học bắt đầu, nhiệt lượng do phản ứng tỏa ra sẽ cung cấp năng lượng hoạt hóa để chuyển hóa nhiều chất phản ứng thành sản phẩm hơn.

Đôi khi một phản ứng hóa học diễn ra mà không cần thêm bất kỳ năng lượng bổ sung nào. Trong trường hợp này, năng lượng hoạt hóa của phản ứng thường được cung cấp bởi nhiệt từ nhiệt độ môi trường. Nhiệt làm tăng chuyển động của các phân tử chất phản ứng, cải thiện tỷ lệ va chạm của chúng với nhau và tăng lực va chạm. Sự kết hợp này làm cho các liên kết giữa chất phản ứng có nhiều khả năng bị phá vỡ, cho phép hình thành các sản phẩm.

-------------------------

Năng lượng hoạt hóa là một kiến thức khó và còn mới lạ do đó còn rất nhiều người chưa biết và có kiến thức về nó. Trên đây là những kiến thức hay về năng lượng này do Top lời giải tổng hợp và tìm hiểu, chúc các bạn tiếp thu được thêm nhiều kiến thức mới và học tập tốt nhé!