化学的活性化のエネルギー（速度論的研究の観点から）は、化学反応を開始するために必要なエネルギーの最小量を指します。化学運動学における衝突の理論によれば、運動しているすべての分子は、ある量の運動エネルギーを持っていると言われています。
これは、その動きの速度が大きければ大きいほど、その運動エネルギーの大きさが大きくなることを意味します。この意味で、速い動きをする分子は、それ自体では断片に分割できないため、化学反応を起こすためには、他の分子と衝突する必要があります。
これが起こるとき-分子間に衝突があるとき-運動エネルギーの一部が振動エネルギーに変換されます。同様に、プロセスの開始時に運動エネルギーが高い場合、衝突に参加する分子は非常に大きな振動を示し、存在する化学結合の一部が破壊されます。
この結合の切断は、反応物の生成物への変換の最初のステップを構成します。つまり、これらの形成において。逆に、このプロセスの初めに運動エネルギーの大きさが小さい場合、分子が「リバウンド」する現象が発生し、それによって分子は実質的に分離されます。
それは何で構成されていますか？
前述の化学反応を開始するための分子間の衝突の概念から開始すると、衝突が発生するのに必要なエネルギーの最小量があると言えます。
したがって、エネルギー値がこの必要な最小値よりも小さい場合、衝突が発生した後、分子間に変化はありません。つまり、このエネルギーが存在しない場合、関係する種は実質的に無傷のままであり、発生しません。このクラッシュによる変更。
このアイデアの順序では、分子間の衝突後に変化が発生するために必要な最小エネルギーは、活性化エネルギーと呼ばれます。
言い換えると、衝突に関与する分子は、化学反応が発生するために、活性化エネルギー以上の総運動エネルギーを持っている必要があります。
同様に、多くの場合、分子は衝突して、活性化複合体と呼ばれる新しい種を生み出します。これは、一時的にしか存在しないため、「遷移状態」とも呼ばれる構造です。
これは、衝突による反応種と反応生成物の形成前に引き起こされます。
活性化複合体
前述の活性化複合体は、安定性が非常に低い種を形成しますが、その結果、大きなポテンシャルエネルギーを持ちます。
次の図は、反応物質の生成物への変換を示しています。エネルギーで表され、形成される活性化錯体のエネルギーの大きさは、反応物質や生成物のエネルギーよりもかなり大きいことに注意してください。
反応の終わりに、生成物が反応物質よりも安定性が高い場合、熱の形でエネルギーの放出が起こり、発熱反応が起こります。
逆に、反応物が生成物よりも大きな安定性で生じる場合、それは、反応混合物が周囲からの熱の形でエネルギーの吸収を現し、吸熱反応をもたらすことを意味します。
同様に、いずれかのケースが発生した場合、前に示したような図を作成する必要があります。ここでは、反応の進行または進行に反応するシステムのポテンシャルエネルギーがプロットされます。
したがって、反応が進行し、反応物が生成物に変換されるときに発生する位置エネルギーの変化が得られます。
どのように計算されますか？
化学反応の活性化エネルギーは前記反応の速度定数と密接に関連しており、温度に対するこの定数の依存性はアレニウスの式で表されます。
k = Ae -Ea / RT
この式では、kは反応の速度定数（温度に依存）を表し、パラメーターAは周波数因子と呼ばれ、分子間の衝突の頻度の尺度です。
その部分では、eは一連の自然対数の底を表します。これは、ガス定数（R）と考慮されるシステムの絶対温度（T）の結果の積の間の活性化エネルギー（Ea）の負の商に等しい累乗に引き上げられます。
周波数係数は、広い温度範囲にわたる特定の反応システムでは一定と見なすことができることに注意してください。
この数学的表現は、1884年にオランダの化学者Jacobus Henricus van't Hoffによって最初に想定されましたが、科学的妥当性を与え、その前提を解釈したのは1889年のスウェーデンの化学者Svante Arrheniusでした。
化学反応の活性化エネルギーの計算
アレニウス方程式は、反応の速度定数と分子間の衝突の頻度との間に存在する直接比例を指定します。
同様に、この方程式は、方程式の両側に自然対数のプロパティを適用することで、より便利な方法で表すことができます。
ln k = ln A-Ea / RT
線の方程式（y = mx + b）を取得するために項を並べ替えると、次の式が取得されます。
ln k =（-Ea / R）（1 / T）+ ln A
したがって、1 / Tに対するln kのグラフを作成すると、直線が得られます。ここで、ln kは座標を表し、（-Ea / R）は直線の傾きを表します（m）、（1 / T） x座標を表し、ln Aは縦軸（b）との切片を表します。
見てわかるように、この計算から得られる勾配は、–Ea / Rの値に等しくなります。これは、この式を使用して活性化エネルギーの値を取得する場合は、簡単な説明を実行する必要があることを意味し、結果は次のようになります。
Ea = –mR
ここで、mの値とRは8.314 J / K・molに等しい定数です。
活性化エネルギーは反応速度にどのように影響しますか？
活性化エネルギーの画像を取得しようとすると、それは低エネルギー分子間で反応が発生しないようにする障壁と見なすことができます。
一般的な反応と同様に、反応できる分子の数が非常に多いため、速度、つまりこれらの分子の運動エネルギーは非常に変動しやすい場合があります。
一般に、衝突を経験する分子の全体のごく一部（運動速度が速い分子）のみが、活性化エネルギーの大きさを超えることができる十分な運動エネルギーを持っていることが起こります。したがって、これらの分子は適合し、反応の一部になることができます。
アレニウスの式によれば、負の符号（活性化エネルギーとガス定数と絶対温度の積の間の商に先行する）は、活性化エネルギーが増加するにつれて速度定数が減少することを意味します。温度が上がると成長します。
活性化エネルギー計算例
グラフを作成して活性化エネルギーを計算するには、アレニウスの式に従って、アセトアルデヒドの分解反応の速度定数を5つの異なる温度で測定し、活性化エネルギーを決定することが望まれます。次のように表される反応の場合：
CH 3 CHO（g）→CH 4（g）+ CO（g）
5つの測定のデータは次のとおりです。
k（1 / M 1/2 s）：0.011-0.035-0.105-0.343-0.789
T（K）：700-730-760-790-810
そもそも、この未知の問題を解決して活性化エネルギーを決定するには、直線を取得し、ここから勾配を取り、Eaの値を見つけるために、ln k vs 1 / T（y vs x）のグラフを作成する必要があります。説明したように。
アレニウスの式に従って測定データを変換すると、yとxに対してそれぞれ次の値が見つかります：
ln k：（-4.51）-（-3.35）-（-2.254）-（-1.070）-（-0.237）
1 / T（K -1）：1.43×10 -3 - 1.37×10 -3 - 1.32×10 -3 - 1.27×10 -3 - 1.23×10 -3
これらの値から、および勾配の数学的計算を通じて-コンピューターまたは計算機で、式m =（Y 2 -Y 1）/（X 2 -X 1）を使用するか、線形回帰法を使用して- m = -Ea / R = -2.09 * 10 4 Kとなるので、次のようになります。
Ea =（8.314 J / K mol）（2.09 * 10 4 K）
= 1.74 * 10 5 = 1.74 * 10 2 kJ / mol
他の活性化エネルギーをグラフで決定するには、同様の手順を実行します。
参考文献
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- Chang、R.（2007）。化学、第9版。メキシコ：マグローヒル。
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