Η βασική διαφορά μεταξύ της ενέργειας ενεργοποίησης και της ενέργειας κατωφλίου είναι ότι η ενέργεια ενεργοποίησης περιγράφει τη διαφορά δυναμικής ενέργειας μεταξύ των αντιδρώντων και του ενεργοποιημένου συμπλόκου, ενώ η ενέργεια κατωφλίου περιγράφει την ενέργεια που απαιτείται από τα αντιδρώντα για να συγκρούονται μεταξύ τους με επιτυχία για να σχηματίσουν το ενεργοποιημένο σύμπλεγμα.
Ενέργεια είναι η ικανότητα να κάνεις δουλειά. Εάν υπάρχει αρκετή ενέργεια, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτήν την ενέργεια για να κάνουμε κάποια εργασία που επιθυμούμε. στη χημεία, αυτή η εργασία μπορεί να είναι είτε χημική αντίδραση είτε πυρηνική αντίδραση. ενέργεια ενεργοποίησης και ενέργεια κατωφλίου είναι δύο όροι που χρησιμοποιούμε στη χημεία για να ορίσουμε δύο διαφορετικές μορφές ενέργειας.
Τι είναι η Ενέργεια Ενεργοποίησης;
Η ενέργεια ενεργοποίησης είναι μια μορφή ενέργειας που χρειαζόμαστε για να ενεργοποιήσουμε μια χημική ή πυρηνική αντίδραση ή οποιαδήποτε άλλη αντίδραση. Τις περισσότερες φορές, μετράμε αυτή τη μορφή ενέργειας στη μονάδα kilojoules ανά mol (kJ/mol). Αυτή η μορφή ενέργειας είναι το δυναμικό ενεργειακό φράγμα που αποτρέπει την εξέλιξη μιας χημικής αντίδρασης. Αυτό σημαίνει ότι εμποδίζει τα αντιδρώντα να μετατραπούν στα προϊόντα. Επιπλέον, για να προχωρήσει μια χημική αντίδραση σε ένα θερμοδυναμικό σύστημα, το σύστημα θα πρέπει να φτάσει σε υψηλή θερμοκρασία που είναι αρκετή για να παρέχει στα αντιδρώντα μια ενέργεια που είναι είτε ίση είτε μεγαλύτερη από το ενεργειακό φράγμα ενεργοποίησης.
Εικόνα 01: Ρυθμός αντίδρασης απουσία και παρουσία Καταλύτη
Αν το σύστημα παίρνει αρκετή ενέργεια, τότε ο ρυθμός αντίδρασης αυξάνεται. Ωστόσο, σε ορισμένες περιπτώσεις, ο ρυθμός αντίδρασης μειώνεται όταν αυξάνουμε τη θερμοκρασία. Αυτό οφείλεται στην αρνητική ενέργεια ενεργοποίησης. Μπορούμε να υπολογίσουμε τον ρυθμό αντίδρασης και την ενέργεια ενεργοποίησης χρησιμοποιώντας την εξίσωση Arrhenius. Είναι ως εξής:
K=Ae-Ea/(RT)
Όπου k είναι ο συντελεστής ταχύτητας αντίδρασης, A είναι ο συντελεστής συχνότητας για την αντίδραση, R είναι η καθολική σταθερά αερίου και T είναι η απόλυτη θερμοκρασία. Τότε Ea είναι η ενέργεια ενεργοποίησης.
Επιπλέον, οι καταλύτες είναι ουσίες που μπορούν να μειώσουν το φράγμα ενέργειας ενεργοποίησης για μια αντίδραση. το κάνει τροποποιώντας τη μεταβατική κατάσταση της αντίδρασης. Επιπλέον, η αντίδραση δεν καταναλώνει τον καταλύτη ενώ προχωρά η αντίδραση.
Τι είναι η Ενέργεια Κατωφλίου;
Η ενέργεια κατωφλίου είναι η ελάχιστη ενέργεια που πρέπει να έχει ένα ζεύγος σωματιδίων για να υποστεί μια επιτυχή σύγκρουση. Αυτός ο όρος είναι πολύ χρήσιμος στη σωματιδιακή φυσική παρά στη χημεία. Εδώ, μιλάμε για την κινητική ενέργεια των σωματιδίων. Αυτή η σύγκρουση σωματιδίων σχηματίζει το ενεργοποιημένο σύμπλοκο (ενδιάμεσο) μιας αντίδρασης. Επομένως, η ενέργεια κατωφλίου ισούται με το άθροισμα της κινητικής ενέργειας και της ενέργειας ενεργοποίησης. Επομένως, αυτή η μορφή ενέργειας είναι πάντα είτε ίση είτε μεγαλύτερη από την ενέργεια ενεργοποίησης.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της ενέργειας ενεργοποίησης και της ενέργειας κατωφλίου;
Η ενέργεια ενεργοποίησης είναι μια μορφή ενέργειας που χρειαζόμαστε για να ενεργοποιήσουμε μια χημική ή πυρηνική αντίδραση ή οποιαδήποτε άλλη αντίδραση. Περιγράφει τη διαφορά δυναμικής ενέργειας μεταξύ των αντιδρώντων και του ενεργοποιημένου συμπλόκου. Επιπλέον, η τιμή του είναι πάντα είτε ίση είτε μικρότερη από την ενέργεια κατωφλίου του ίδιου θερμοδυναμικού συστήματος. Η ενέργεια κατωφλίου, από την άλλη πλευρά, είναι η ελάχιστη ενέργεια που πρέπει να έχει ένα ζεύγος σωματιδίων για να υποστεί μια επιτυχή σύγκρουση. Περιγράφει την ενέργεια που απαιτείται από τα αντιδρώντα για να συγκρουστούν μεταξύ τους επιτυχώς για να σχηματίσουν το ενεργοποιημένο σύμπλοκο. Επιπλέον, η τιμή αυτής της ενέργειας είναι πάντα είτε ίση είτε μεγαλύτερη από την ενέργεια ενεργοποίησης του ίδιου θερμοδυναμικού συστήματος. Το παρακάτω infographic παρουσιάζει τη διαφορά μεταξύ της ενέργειας ενεργοποίησης και της ενέργειας κατωφλίου σε μορφή πίνακα.
Σύνοψη – Ενέργεια ενεργοποίησης έναντι ενέργειας κατωφλίου
Μπορούμε να ορίσουμε τόσο την ενέργεια κατωφλίου όσο και την ενέργεια ενεργοποίησης για ένα θερμοδυναμικό σύστημα. Η βασική διαφορά μεταξύ ενέργειας ενεργοποίησης και ενέργειας κατωφλίου είναι ότι η ενέργεια ενεργοποίησης περιγράφει τη διαφορά δυναμικής ενέργειας μεταξύ των αντιδρώντων και του ενεργοποιημένου συμπλόκου, ενώ η ενέργεια κατωφλίου περιγράφει την ενέργεια που απαιτείται από τα αντιδρώντα για να συγκρούονται μεταξύ τους επιτυχώς για να σχηματίσουν το ενεργοποιημένο σύμπλοκο.
