Белсендіру энергиясы
Аррениус
теңдеуі (1) және Вант Гофф изобарасын
(4) салғастыру арқылы үдерістің энтальпиясы
(
)
энергияларының айырмасы
ретінде анықталады.
Жүйенің энергетикалық күйінің өзгересін үдеріс барысынан қарастырайық:
Графикті талдаудан, ТД негіздеріне сәйкес, ΔH2 < ΔH1 болғандықтан жүйе бастапқы күйден (и.к.) ақырғы күйге (к.с.) өздігінен өтеді, үдеріс үзік сызықпен жүруі керек.
Бірақ қарастырылып отырған графиктегі тәжірибелік мәліметтерден жүйенің энергетикалық кедергі немесе энергетикалық табалдырық ретіндегі аралық күй (п.с.) арқылы өтеді.
Осыдан, «мұндай кедергіден өту үшін жүйе энергияны қайдан алады?» деген сұрақ туындайды.
Бұл құбылысқа түсінкті Максвелл мен Больцман ережелері бойынша таралуды жылдамдықтары мен энергияларына қарай талдау береді, яғни таралу Гаусс қисығы бойынша жүреді.
Максвелл мен Больцман қисықтарын талдаудан жүйе бөлшектерінің негізгі бөлігі орташа жылдамдыққа және жүйенің көп бөлігі min және max энергия мен жылдамдыққа ие болатындығы шығады.
Графиктердегі мәндерді салыстырудан: үдеріс барысындағы бөлшектедің таралуы мен жүйе энергетикалық күйінің өзгеруі; энергетикалық кедергіден min и max энергиялы облыста жатқан бөлшектер өте алады.
Белсендіру
энергиясы (
)
деп химиялық өзара
әсерлесу актісін аяқтауға қажетті және
жеткілікті энергияның минимальді қорын
атайды.
Химиялық өзара әрекеттесу актісі деп уақыт моментінде өтетін күрделі үдеріс сатысы аталады.
Белсендіру энергиясы – энергияның ерекше түрі. Ол келесідей түрлерде келтірілуі мүмкін:
Келіп түсетін және айналмалы қозғалыстың жоғары кинетикалық энергиясы;
Атомдардың молекуладағы тербелмелі қозғалысының жоғары энергиясы;
Электрондардың молекулада, атомда және радикалдағы жоғары энергиясы.
Белсенді бөлшектердің санын белсендірудің әр түрлі әдістерін қолдану арқылы арттыруға болады.
Молекулаларды белсендіру әдістері термиялық және термиялық емес болып бөлінеді. Термиялық белсендіру бөлшектердің соқтығысуы кезіндегі энерги алмасу нәтижесінде болады. Термиялық емес әдістерге сәулеленудің, радиацияның және электро немесе плазмалы зарядтардың әсерінен молекуланың белсендірілуі жатады.
Бақылау сұрақтары:
1. Физикалық ұғымдар: молекулалық; жылдамдық тұрақтысы; белсендіру энергиясы.
2. Төменгі температуралар облысында температураның жылдамдыққа әсері.
3.Жоғары температуралар облысында температураның жылдамдыққа әсері.
Глоссарий:
Белсендіру энергиясы – химиялық өзара әсерлесу актісін аяқтауға қажетті және жеткілікті энергияның минимальді қоры.
Химиялық өзара әрекеттесу актісі – уақыт моментінде өтетін күрделі үдеріс сатысы.
Блиц-тест:
1. Келтірілген теңдеулердің арасында Аррениус теңдеуін табыңдар
a)
b)
c)
d)
e)
2. Төмен температуралық облыстарда қандай заңдылық температураның жылдамдыққа әсерін анықтайды?
a)
b)
c)
d)
e)
3. Белсендіру энергиясы аналитикалық түрде қалай есептеледі?
a)
b)
c)
d)
e)
4. Реакцияның белсендіру энергиясы дегеніміз не?
a) Химиялық әрекеттесу актісіне қажетті және жеткілікті минималды энергия
b) Әрекеттесу үшін қажетті энергия
c) Химиялық әрекеттесу үрдісінің максималды энергиясы
d) Химиялық әрекеттесудін минималды энергиясы
e) Химиялық туыстықтың максималды энергиясы
5. Белсендіру энергиясы графикалық түрде қалай анықталады?
a)
b)
c)
d)
e)
6. Химиялық реакция жылдамдығының температуралық коэффициентінің теңдеуін көрсетіңдер
a)
b)
c)
d)
e)
7.
Кейбір реакцияның температуралық
коэффициенті
тең. Температураны 200
жоғарлатқанда реакцияның
жылдамдығы қалай өзгереді?
a) 4 есе артады
b) 4 есе азаяды
c) 1,4 есе артады
d) 1,4 есе азаяды
e) өзгермейді
8. Аррениус ережесі бойынша белсендіру энергиясын анықтау үшін дұрыс өрнекті көрсетіндер.
a)
b)
c)
d)
e)
9. Реакцияның белсендіру энергиясы неге тең, егер температураны 5000 ден 10000 дейін жоғарлатқанда реакцияның жылдамдығы төрт есе артатын болса?
a) 11520
b) 16620
c) 4155
d) 8310
e) 20775
10. Реакцияның белсендіру энергиясы неге тең, егер температураны 500 ден 1000 дейін жоғарлатқанда реакцияның жылдамдығы екі есе артатын болса?
a) 576 Дж/моль
b) 288 Дж/моль
c) 1152 Дж/моль
d) 384 Дж/моль
e) 456 Дж/моль