Aktibazio energia

Erreakzio kimiko bat gertatu dadin, beharrezkoa da erreaktiboen molekulek elkarren artean talka egitea. Talka hori eraginkorra izan dadin, beharrezkoa da molekulek orientazio egokiarekin eta nahiko energiarekin talka egitea.

Bestalde, erreakzio kimiko bat erreaktiboen atomoak berriro antolatzearen ondorioa da, horiekin produktuak sortzeko. Prozesu hau ez da zuzenean gertatzen, baizik molekulen aldi baterako asoziazio bidez edo konplexu aktibatu deitzen zaion bitarteko egoera bitartez.

Erreaktiboek konplexu aktibatua deitzen zaiona osatu ahal izateko behar den energiari aktibazio energia deitzen zaio, E_a. Erreakzioa gerta dadin molekulek aurre egin eta gainditu behar duten energia hesia adierazten du aktibazio energiak.

Molekulen arteko talketan, energia zinetikoaren zati bat energia potentziala bihur daiteke. Molekulen arteko talka bat eraginkorra izan dadin, beharrezkoa da molekulen energia zinetikoa aktibazio energia baino handiagoa izatea.

Aurreko grafikoan ikus daitekeen bezala, O₃ molekula batek NO molekula batekin talka egitean, energia potentzialaren aldaketa gertatzen da. Azkenean, NO₂ eta O₂ erreakzio produktuak sortzen dira talka horren ondorio bezala.

k-ren eta tenperaturaren arteko erlazioa

Arrhenius-en ekuazioak abiaduraren konstantea tenperaturarekin lotzen du erreakzio kimiko jakin bat gertatzeko:

non A konstante bat den. Konstante horrek abiaduraren konstantearen unitate berdinak ditu; E_a aktibazio energia da (energia unitateak) , eta R gasen konstantea da. Aktibazio energiarekin bateragarria den unitateetan adierazten da.

Logaritmoak erabiliz, honela adieraz daiteke horren ekuazioa:

Katalisi kontzeptua

Katalizatzailea erreakzio kimiko baten abiadura aldarazten duen substantzia bat da; erreakzio kimiko hori abiadura lasterrago gertatzea egiten du posible.

Katalizatzaileek ez dute sistema kimiko baten oreka egoera aldarazten; hau da, bere oreka konstantea. Erreakzioan aktiboko parte hartzen duten arren, ez dira kontsumitzen, erreakzio garaian birsortu egiten baitira, eta horrenbestez, ez dira doituta dagoen ekuazio kimikoan azaltzen.

Katalisi prozesu motak

Bi motatakoak izan daitezke katalisiak:

• Heterogeneoa, katalizatzailea erreaktiboen fase ezberdin batean badago. Gehienetan, katalizatzaile heterogeneoa solido bat izan ohi da, eta horren bitartez gasen nahasketa bat pasarazi daiteke: erreaktiboak.

  Katalizatzaile heterogeneoak oso mehe zatitutako metalak edo oinarri inerte batean zabalduta dauden oxido metalikoak dira. Hala, azalera aktiboa areagotu egiten da; erreakzioa azalera horretan gertatzen da.

  Horren adibide erakusgarri bat etenoaren hidrogenazioaren erreakzioa da, etanoa sortzeko. Giro tenperaturan eta presio atmosferikoan oso azkar ekoizten da, oso mehe zatituta dagoen nikelari esker.
• Homogeneoa, katalizatzailea erreaktiboen fase berean dagoenean. Horren adibide bat hidrogeno peroxidoaren, H₂O₂, deskonposizioa da, ioduro ioiak agertzen direnean nabarmen bizkortzen baita erreakzioa.

  2 H₂O₂ (l) ® 2 H₂O (l) + O₂ (g)

  Erreakzioa bi alditan gertatzen da; katalizatzaile homogeneoa lehenengo zatian kontsumitzen den arren, bigarrenean berreskuratu egiten da.

  Prozesu katalitikoak oso ohikoak dira izaki bizidunen artean ere. Esate baterako, entzimek oso espezifikoak diren katalizatzaile biologiko bezala lan egiten dute; erreakzio biokimikoen abiadura 10¹²ra arteko faktoreetaraino igotzeko gai dira.

Erreakzio kimiko batean katalizatzaile batek duen ondorioa mekanismo alternatibo bat ematea da; mekanismo horrek aktibazio energia txikiagoa du.