III.3. Energia de activare. Teoria complexului activat.

Într-un sistem chimic în care are loc o reacție chimică există molecule sau atomi sau ioni, care se află într-o mișcare continuă. Când moleculele se ciocnesc are loc reacția chimică.

Transformarea reactanților în produși de reacție în urma ciocnirilor implică redistribuirea legăturilor chimice, astfel:

• Desfacerea unor legături din reactanți (proces endoterm).

• Formarea noilor legături în produșii de reacție (proces exoterm).

De exemplu, sinteza acidului clorhidric din elemente presupune desfacerea legăturii covalente dintre atomii de clor din molecula de clor, respectiv desfacerea legăturii covalente dintre atomii de hidrogen din molecula de hidrogen. Apoi are loc formarea legăturii covalente între atomii de H și Cl din molecula de acid clorhidric.

Teoria complexului activat consideră că ruperea și formarea legăturilor chimice au loc în momentul cicnirii eficace dintre particulele reactanților.

Pentru ca o ciocnire să fie eficace trebuie îndeplinite următoarele condiții:

- Condiția energetică, adică particulele, în momentul ciocnirii, să aibă o energie cinetică care să depășească un prag energetic, numită energie de activare (E_a).

- Condiția geometrică, adică particulele, în momentul ciocnirii, să aibă o orientare favorabilă.

Prin ciocnirea particulelor care îndeplinesc atât condiția energetică, cât și condiția geometrică se formează o asociație temporară, numită complex activat (stare de tranziție).

Energia minimă a particulelor pentru a forma complexul activat se numește energie de activare.

Moleculele activate formează complexul activat, care este o stare de energie maximă a sistemului format din cele două particule. Fiind instabil, complexul activat se descompune în produșii de reacție.

1. Diagrama energetică a unei reacții exoterme (de exemplu, oxidarea glucozei):

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + Q

2. Diagrama energetică a unei reacții endoterme (de exemplu, formarea glucozei prin fotosinteză):

6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂ - Q

🔦 Observație

Entalpia de reacție (ΔH) este independentă de viteza de reacție și de energia de activare (E_a). Ea depinde numai de energia reactanților (E_R) și energia produșilor (E_P).

ΔH = H_P - H_R = E_P - E_R