Energija aktivacije

Hemijske reakcije mogu se pojaviti različito. Neki od njih se završavaju za nekoliko sekundi, drugi mogu da se vuče satima, danima i čak decenijama. Da bi se utvrdila produktivnost i veličina neophodne opreme, kao i količina proizvedenog proizvoda, važno je znati brzinu po kojoj se javljaju hemijske reakcije. Može imati različite vrijednosti, u zavisnosti od:
-koncentracija reagujućih materija;
-temperatura sistema.

Švedski naučnik S. Arrenius je krajem devetnaestog veka izneo jednačinu koja pokazuje zavisnost brzine hemijske reakcije na takvom indikatoru kao energija aktivacije. Ovaj indikator je konstantna vrijednost i određuje priroda hemijske interakcije supstanci.
Prema prijedlogu naučnika, samo molekuli koji se formiraju od običnih molekula i koji su u pokretu mogu ući u reakciju između sebe. Takve čestice zvale su aktivne. Energija aktivacije je sila potrebna za prelazak običnih molekula u stanje u kojem njihov pokret i reakcija postaju najbrži.

U toku hemijskih interakcija, neke čestice materije uništavaju se, dok se druge pojavljuju. U ovom slučaju, veze između njih se menjaju, odnosno gustinu elektrona se distribuira. Stopa hemijske reakcije, u kojoj bi stare interakcije bile potpuno uništene, imalo bi veoma nisku vrednost. Istovremeno, količina isporučene energije mora biti visoka. Naučne studije su pokazale da u toku interakcije supstanci, bilo koji sistem formira aktivirani kompleks, koji je njeno prelazno stanje. Istovremeno, stare veze su oslabljene, a nove su samo izložene. Ovaj period je vrlo mali. To je deo sekunde. Rezultat raspada ovog kompleksa je formiranje početnih supstanci ili proizvoda hemijske interakcije.

Da bi nastala prolazna komponenta, potrebno je preneti aktivnosti u sistem. Za to je potrebna energija aktivacije hemijske reakcije. Formiranje tranzicionog kompleksa određuje snaga koju poseduju molekuli. Količina takvih čestica u sistemu zavisi od režima temperature. Ako je dovoljno visoko, frakcija aktivnih molekula je velika. U ovom slučaju, veličina sile njihove interakcije je veća ili jednaka indeksu, nazvanoj "energija aktivacije". Dakle, na dovoljno visokim temperaturama, broj molekula sposoban za formiranje tranzicionog kompleksa je visok. Kao rezultat, povećava se stopa hemijske reakcije. Naprotiv, ako je energija aktivacije od velikog značaja, frakcija čestica sposobnih za interakciju je mala.
Prisustvo visoke energetske barijere predstavlja prepreku za pojavu hemijskih reakcija na niskim temperaturama, iako postoji njihova verovatnoća. Egzotermne i endotermne interakcije imaju različite karakteristike. Prvi od njih nastavlja sa najnižom energijom aktivacije, a drugi sa većom energijom aktivacije.

Ovaj koncept se takođe koristi u fizici. Energija aktivacije poluprovodnika je minimalna sila koja bi trebala dati ubrzanje elektronima za prelazak u provodni pojas. Tokom ovog procesa, veze između atoma su prekinute. Osim toga, elektron se mora pomjeriti iz valentnog opsega u oblast provodljivosti. Povećanje temperature je razlog za povećanje toplotnog kretanja čestica. U ovom slučaju, neki od elektrona prelaze u stanje nosača slobodnih punjenja. Unutrašnje veze takođe mogu biti prekinute pomoću električnog polja, svetlosti itd. Energija aktivacije je mnogo veća u unutrašnjim poluprovodnicima nego kod nečistoća.