Энергетическая диаграмма реакции
Энергетическая диаграмма реакции показывает, как изменяется энергия системы при превращении реагентов в продукты. На ней сравнивают энергетические уровни реагентов, активированного комплекса и продуктов, поэтому по диаграмме можно определить энергию активации и тепловой эффект реакции.
Обычно по горизонтальной оси откладывают координату реакции, то есть условное направление превращения реагентов в продукты, а по вертикальной оси — энергию системы. Кривая поднимается от уровня реагентов к максимуму, потому что для разрыва старых связей и перестройки частиц требуется энергия.
Разность между энергией активированного комплекса и энергией реагентов называют энергией активации. Она определяет энергетический барьер реакции. Чем выше этот барьер, тем труднее реакции начаться при данной температуре.
Разность между энергией продуктов и энергией реагентов связана с тепловым эффектом реакции. Если продукты имеют меньшую энергию, реакция экзотермическая и энергия выделяется. Если продукты имеют большую энергию, реакция эндотермическая и энергия поглощается. Знак этой разности рассматривают также на странице о знаке теплового эффекта реакции.
Пусть энергия реагентов равна 40 кДж, активированного комплекса — 90 кДж, а продуктов — 10 кДж. Тогда \(E_{\mathrm{a}}=90-40=50\) кДж, а изменение энергии системы равно \(10-40=-30\) кДж. Отрицательное значение означает, что реакция сопровождается выделением энергии.
Энергия активации — это не тепловой эффект реакции. Энергия активации характеризует высоту барьера от реагентов до максимума кривой, а тепловой эффект — разность уровней продуктов и реагентов. Катализатор снижает энергию активации, но не изменяет энергетическую разность между реагентами и продуктами.
На диаграмме продукты расположены выше реагентов, а максимум кривой — ещё выше. Какой вывод верен?
Главное
- Энергетическая диаграмма показывает уровни энергии реагентов, активированного комплекса и продуктов.
- Энергия активации — разность между энергией вершины кривой и энергией реагентов.
- По взаимному положению уровней реагентов и продуктов определяют направление теплового эффекта; катализатор снижает барьер, но не меняет этот эффект.