aktivointienergian

Aktivointienergia Ea on se vähimmäisenergia, jonka molekyylien on saavutettava aloittaakseen kemiallisen reaktion. Ea muodostaa energiakynnyksen reaktiokoordinaatilla: sen ylittäminen mahdollistaa lähtöaineiden siirtymisen siirtymätilaan ja tuotosten muodostumisen. Ea mitataan usein kilojouleina per mol (kJ/mol).

Reaktionopeus riippuu voimakkaasti Ea: suurempi Ea antaa suuremman lämpötilan vaikutuksen ja yleensä hitaamman reaktion etenemisen. Arrhenius-yhtälö kuvaa tätä yhteyttä: k = A exp(-Ea/RT), jossa k on nopeusvakio, A on esiinityosäte, R on gazin yleinen kaasuvakio ja T on lämpötila. Tutkimalla nopeuksia erillaisilla lämpötiloilla ja piirtämällä ln(k) vastaan 1/T voidaan Ea-arvo päätellä kulmakertoimesta, joka on -Ea/R.

Ea ei ole sama kuin reaktion kokonaisentalpiamuutos ΔH. Ea kertoo energian esteen korkeuden reaktioyhteyden varrella, kun taas ΔH kuvaa lopullisen energiamuunnoksen suuruutta. Katalyytit alentavat Ea:ia, jolloin reaktio etenee nopeammin ilman, että lopullinen ΔH muuttuu.

Määrittely ja laskenta Ea:stä voidaan toteuttaa kokeellisesti Arrhenius-plotin avulla tai teoreettisesti sekä laskennallisesti reitin potentiaalien energia-puitteessa. Transition State Theory sekä Eyringin yhtälöt antavat lisäkeinoja Ea:n tulkintaan ja reaktiomekanismien vertailuun.

Käytännön merkitys on keskeinen sekä teollisessa katalyysissä että biokemiassa. Entsyymit ja erikoiskatalyytit pienentävät Ea:ia, jolloin reaktioita voidaan ohjata ja optimoida matalammissa lämpötiloissa. Ea:n tunteminen auttaa suunnittelemaan energiatehokkaampia prosesseja ja valitsemaan sopivia katalyyttejä.