Περιεχόμενο
Πολλοί προηγμένοι μαθητές της χημείας και των κολεγίων εκτελούν ένα πείραμα γνωστό ως αντίδραση «ρολογιού ιωδίου», στο οποίο το υπεροξείδιο του υδρογόνου αντιδρά με το ιώδιο για να σχηματίσει ιώδιο και το ιώδιο στη συνέχεια αντιδρά με το θειοθειικό ιόν μέχρι να καταναλωθεί το θειοθειικό άλας. Σε αυτό το σημείο, τα διαλύματα αντίδρασης γίνονται μπλε παρουσία αμύλου. Το πείραμα βοηθά τους μαθητές να κατανοήσουν τις βασικές αρχές της χημικής κινητικής - τις ταχύτητες με τις οποίες συμβαίνουν οι αντιδράσεις.
Ενέργεια ενεργοποίησης
Οι χημικές αντιδράσεις είναι θερμοδυναμικά «ευνοϊκές» εάν η συνολική ενέργεια τα προϊόντα είναι χαμηλότερα από τη συνολική ενέργεια των αντιδραστηρίων. Ο σχηματισμός των προϊόντων, όμως, απαιτεί πρώτα τη διάρρηξη των δεσμών στα αντιδραστήρια και η ενέργεια που απαιτείται για να τα σπάσει αντιπροσωπεύει ένα ενεργειακό φράγμα γνωστό ως "ενέργεια ενεργοποίησης" ή Ea.
Μέτρηση ενέργειας ενεργοποίησης
Ο προσδιορισμός της ενεργότητας ενεργοποίησης απαιτεί κινητικά δεδομένα, δηλ. Η σταθερά ταχύτητας, k, της αντίδρασης που προσδιορίζεται σε μία ποικιλία θερμοκρασιών. Στη συνέχεια ο φοιτητής κατασκευάζει ένα γράφημα του ln k στον άξονα y και 1 / T στον άξονα x, όπου T είναι η θερμοκρασία σε Kelvin. Τα σημεία δεδομένων πρέπει να πέφτουν κατά μήκος μιας ευθείας γραμμής, η κλίση της οποίας είναι ίση με (-Ea / R), όπου R είναι η ιδανική σταθερά αερίου.
Ενέργεια ενεργοποίησης ιωδίου-ρολογιού
Η γραφική παράσταση (ln k) εναντίον (1 / T) για την αντίδραση ρολογιού ιωδίου θα πρέπει να αποκαλύψει κλίση περίπου -6230. Έτσι, (-Ea / R) = -6230. Χρησιμοποιώντας μια ιδανική σταθερά αερίου R = 8,314 J / Kmol δίνει Ea = 6800 * 8,314 = 51,800 J / mol ή 51,8 kJ / mol.