aktivaatioenergiaa

Aktivaatioenergia on kemiallisen reaktion nopeuden keskeinen käsite. Se tarkoittaa pienintä energiaa, jonka reagoivien hiukkasten on saatava ylittääkseen energian esteen ja muodostuakseen tuotteiksi. Käytännössä aktivaatioenergia vastaa reaktioreitin siirtymätilan korkeinta energiapuolta potentiaalienergiakuviossa. Tämä arvo ei ole sama kuin reaktion entalpiamuutos.

Arrhenius-yhtälön mukaan nopeusvakio k riippuu lämpötilasta seuraavasti: k = A exp(-E_a/(R T)), jossa A on esiaste, R on kaasuvakio ja T absoluuttinen lämpötila. Mitä suurempi E_a, sitä herkemmin nopeus riippuu lämpötilasta.

Kokeellisesti aktivaatioenergia saadaan mittaamalla nopeusvakioita useissa lämpötiloissa ja piirtämällä ln(k) vastaan 1/T; kulman perusteella saadaan arvo -E_a/R. Siirtymätilan teorian (transition state theory) mukaan E_a voidaan tulkita siirtymätilan vapaan energian ja siihen liittyvien termien kautta. Myös kvantti- tai laskennalliset menetelmät antavat arvion E_a.

Tekijät ja huomioita: Katalyytit alentavat aktivaatioenergiaa tarjoamalla nopeamman, energiamaisemaltaan matalamman reitistön. Aktivaatioenergia riippuu mekanismista ja olosuhteista, eikä sitä voi pitää yleiskäsitteenä kaikissa tilanteissa. E_a ei ole entalpiamuutos ΔH, eikä sitä tule sekoittaa siihen. Yleisimmät yksiköt ovat kJ/mol. Arvo vaihtelee reaktiosta riippuen; pienemmät arvot voivat olla muutamia kJ/mol, suuremmat voivat olla kymmeniä tai satoja kJ/mol.

---