Активна енергия

Химични реакции може да тече с различни темпове. Някои от тях завършват след няколко секунди, други могат да се влачат в продължение на часове, дни и дори десетилетия. За да се определи производителността и размерът на необходимото оборудване, както и количеството на произвеждания продукт, е важно да се знае скоростта на възникване на химични реакции. Тя може да има различни стойности в зависимост от:
-концентрация на реагиращи вещества -
-температура на системата.

Шведският учен С. Арениус в края на деветнадесети век, беше изведено уравнение показваща зависимостта на скоростта на химичната реакция на такъв параметър като енергията на активиране. Тази цифра е постоянна стойност определя от природата и химически взаимодействието на веществата.
Според предложението на учения, само молекулите, които се образуват от обикновени молекули и са в движение, могат да влязат в реакция помежду си. Такива частици се наричат ​​активни. Активиращата енергия е силата, необходима за преминаването на обикновените молекули в състояние, в което тяхното движение и реакция стават най-бързо.

По време на химичните взаимодействия, някои частици на материята са унищожени, докато други възникват. В този случай връзките между тях се променят, т.е. плътността на електрон се преразпределя. Скоростта на химичната реакция, при която старите взаимодействия биха били напълно унищожени, би имала много ниска стойност. Същевременно количеството доставена енергия трябва да е високо. Научните изследвания са показали, че по време на взаимодействието на веществата всяка система образува активиран комплекс, който е неговото преходно състояние. В същото време, старите връзки са отслабени, а новите са само очертани. Този период е много малък. Това е част от секундата. Резултатът от разпадането на този комплекс е образуването на първоначални вещества или продукти от химическо взаимодействие.

За да възникне компонента на прехода, е необходимо да се придаде активност на системата. Това изисква енергията на активиране на химическата реакция. Образуването на преходния комплекс се определя от силата, която притежават молекулите. Количеството на такива частици в системата зависи от температурния режим. Ако е достатъчно висока, частта от активните молекули е голяма. В този случай величината на силата на тяхното взаимодействие е по-висока или равна на индекса, наречен "активираща енергия". Така при достатъчно високи температури броят на молекулите, способни да образуват преходен комплекс, е висок. В резултат на това скоростта на химическата реакция се увеличава. Напротив, ако активационната енергия е от голямо значение, фракцията от частици, способни на взаимодействие, е малка.
Наличието на висока енергийна бариера е пречка за възникването на химични реакции при ниски температури, въпреки че съществува тяхната вероятност. Екзотермичните и ендотермичните взаимодействия имат различни характеристики. Първата от тях продължава с най-ниска активационна енергия, а втората с по-висока енергия на активиране.

Тази концепция се използва и във физиката. Активиращата енергия на полупроводниците е минималната сила, която трябва да даде ускорение на електроните за преминаване към проводимата честотна лента. По време на този процес връзките между атомите се нарушават. Освен това, електронът трябва да се премести от лентата на валентността в областта на проводимостта. Увеличаването на температурата е причината за повишаване на топлинното движение на частиците. В този случай някои от електроните преминават в състоянието на превозвачи с безплатна такса. Вътрешните връзки също могат да бъдат счупени от електрическо поле, светлина и др. Активиращата енергия има много по-големи стойности за вградените полупроводници, отколкото за тези с примеси.