Energi aktivasi adalah jumlah energi yang perlu disuplai agar reaksi kimia dapat berlangsung. Contoh masalah di bawah ini menunjukkan bagaimana menentukan energi aktivasi suatu reaksi dari konstanta laju reaksi pada suhu yang berbeda.
Masalah Energi Aktivasi
Reaksi orde kedua diamati. Itu laju reaksi konstanta pada tiga derajat Celcius ditemukan 8,9 x 10-3 L / mol dan 7,1 x 10-2 L / mol pada 35 derajat Celcius. Berapa energi aktivasi reaksi ini?
Larutan
Itu energi aktivasi dapat ditentukan menggunakan persamaan:
di (k2/ k1) = ESebuah/ R x (1 / T1 - 1 / T2)
dimana
ESebuah = energi aktivasi reaksi dalam J / mol
R = konstanta gas ideal = 8,3145 J / K · mol
T1 dan T2 = suhu absolut (dalam Kelvin)
k1 dan k2 = konstanta laju reaksi pada T1 dan T2
Langkah 1: Ubah suhu dari derajat Celcius ke Kelvin
T = derajat Celcius + 273,15
T1 = 3 + 273.15
T1 = 276.15 K
T2 = 35 + 273.15
T2 = 308,15 Kelvin
Langkah 2 - Temukan ESebuah
di (k2/ k1) = ESebuah/ R x (1 / T1 - 1 / T2)
Pada (7.1 x 10-2/8.9 x 10-3) = ESebuah/8.3145 J / K · mol x (1 / 276.15 K - 1 / 308.15 K)
ln (7.98) = ESebuah/8.3145 J / K · mol x 3,76 x 10-4 K-1
2.077 = ESebuah(4,52 x 10-5 mol / J)
ESebuah = 4,59 x 104 J / mol
atau dalam kJ / mol, (bagi 1000)
ESebuah = 45,9 kJ / mol
Menjawab: Energi aktivasi untuk reaksi ini adalah 4,59 x 104 J / mol atau 45,9 kJ / mol.
Cara Menggunakan Grafik untuk Menemukan Energi Aktivasi
Cara lain untuk menghitung energi aktivasi suatu reaksi adalah dengan membuat grafik ln k (konstanta laju) versus 1 / T (kebalikan suhu dalam Kelvin). Plot akan membentuk garis lurus yang dinyatakan oleh persamaan:
m = - ESebuah/ R
di mana m adalah kemiringan garis, Ea adalah energi aktivasi, dan R adalah konstanta gas ideal 8.314 J / mol-K. Jika Anda melakukan pengukuran suhu dalam Celsius atau Fahrenheit, ingatlah untuk mengubahnya menjadi Kelvin sebelum menghitung 1 / T dan merencanakan grafik.
Jika Anda membuat plot energi reaksi versus koordinat reaksi, perbedaan antara energi reaktan dan produk akan menjadi ΔH, sedangkan energi berlebih (bagian dari kurva di atas produk) akan menjadi aktivasi energi.
Perlu diingat, sementara sebagian besar laju reaksi meningkat dengan suhu, ada beberapa kasus di mana laju reaksi menurun dengan suhu. Reaksi ini memiliki energi aktivasi negatif. Jadi, sementara Anda harus mengharapkan energi aktivasi menjadi angka positif, perlu diketahui bahwa itu juga bisa menjadi negatif.
Siapa yang Menemukan Energi Aktivasi?
Ilmuwan Swedia Svante Arrhenius mengusulkan istilah "energi aktivasi" pada tahun 1880 untuk menentukan energi minimum yang diperlukan untuk satu set reaktan kimia untuk berinteraksi dan membentuk produk. Dalam diagram, energi aktivasi digambarkan sebagai ketinggian penghalang energi antara dua titik minimum energi potensial. Poin minimum adalah energi dari reaktan dan produk yang stabil.
Bahkan reaksi eksotermis, seperti membakar lilin, membutuhkan input energi. Dalam kasus pembakaran, korek api menyala atau panas ekstrem memulai reaksi. Dari sana, panas berevolusi dari reaksi memasok energi untuk membuatnya mandiri.