טמפרטורה ואנרגיית השפעול
הוצג| English | משמעות |
|---|---|
| activation energy/ˌæktɪˈveɪʃn ˈenədʒi/ | אנרגיית השפעול |
| Boltzmann distribution/ˈbɒltsmən ˌdɪstrɪˈbjuːʃn/ | חלוקת בולצמן |
מדוע חימום מאיץ תהליכים
- אנרגיית השפעול ($E_A$) היא האנרגיה המינימלית שהתנגשות צריכה כדי להיות אפקטיבית.
- התפלגות בולצמן מראה כיצד אנרגיות המולקולות מפוזרות.
- העלאת הטמפרטורה גורמת לעלייה משמעותית בקצב.
אנרגיית השפעול היא:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
רק התנגשויות עם אנרגיה לפחות בגובה אנרגיית השפעול יכולות לגרום לתגובה.
הגברת טמפרטורה מגבירה את היחס של מולקולות עם אנרגיה מעל האנרגיה להפעלה.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
לכן יותר התנגשויות הן מוצלחות.
התפלגות בולצמן
- העקומה מתחילה באותו המקור, מגיעה לשיא ואז יורדת בזנב ארוך. ה-שטח מתחתיה הוא הסך הכל של המולקולות.
- רק מולקולות מימין ל-$E_A$ ישן אנרגיה מספקת להגיב.
אנרגיית השפעול וטמפרטורה
השבר עם E ≥ Ea עולה עם T
חימום מזיז את פילוח האנרגיה ימינה — כעת ⟦מספר הרבה יותר⟩ של מולקולות חורגות מאנרגיית השפעול, ולכן הקצב עולה בצורה משמעותית.
בפיזור בולצמן, המולקולות שיכולות להגיב הן אלו:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
למולקולות עם אנרגיה גדולה מ-Eₐ (מימין לקו) יש מספיק אנרגיה להגיב.
התאם כל רעיון למשמעותו.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
כל פריט מקשר את המונח למשמעותו הנכונה.
מדוע טמפרטורה חשובה
- העלאת הטמפרטורה מרחבת את העקומה ימינה, כך שחלק הרבה גדול יותר של המולקולות חורגות כעת מ-$E_A$.
- המולקולות גם מתנגשות תדירות יותר — אך האפקט הראשון הוא ה-גדול ביותר.
- לכן עלייה קטנה בטמפרטורה גורמת לעלייה גדולה בקצב.
התנגשות מגיבה רק עם הכיוון הנכון ובעלות אנרגיה מספקת
הסיבה העיקרית לכך שטמפרטורה גבוהה מאיצה תגובה היא ש:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
העקומה נמתחת ימינה, כך שמספר רב יותר של מולקולות עובר את Eₐ; דבר זה חשוב יותר מההגידול בקצב ההתנגשויות.
עלייה קטנה בטמפרטורה יכולה לגרום לעלייה גדולה בקצב התגובה.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
כיוון שהחלק הנגש גדל בחוד עם הטמפרטורה, גם עלייה קטנה מאימה מאוד את התגובה.
תמונת בולצמן
- הרמת הטמפרטורה מזזה את חלוקת בולצמן, כך שרוב משמעותי יותר של המולקולות חורגות מאנרגיית ההפעלה.
- זו הסיבה שזינוק קטן בטמפרטורה יכול להכפיל בקירוב את הקצב.
הבנתך מושלמת
- אנרגיית הפעלה $E_A$ = האנרגיה המינימלית להתנגשות אפקטיבית
- בחלוקת בולצמן, רק מולקולות בעלות אנרגיה > $E_A$ מגיבות
- טמפרטורה גבוהה → העקומה נפרסת ימינה → רוב משמעותי יותר מולקולות חורגות מ$E_A$ (האפקט הראשי)
- לכן זינוק קטן בטמפרטורה → גדול עליית הקצב