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일부 화학 반응은 반응물이 접촉하자마자 시작되지만 다른 화학 반응은 활성화 에너지를 제공 할 수있는 외부 에너지 원이 공급 될 때까지 반응하지 않습니다. 근접한 반응물이 화학 반응에 즉각적으로 관여하지 않을 수있는 몇 가지 이유가 있지만, 어떤 유형의 반응에 활성화 에너지가 필요한지, 필요한 에너지의 양 및 어떤 반응이 즉시 진행되는지를 아는 것이 중요합니다. 그래야만 화학 반응을 안전하게 시작하고 제어 할 수 있습니다.
TL; DR (너무 길고 읽지 않음)
활성화 에너지는 화학 반응을 시작하는 데 필요한 에너지입니다. 일부 반응은 반응물이 모일 때 즉시 진행되지만 다른 반응의 경우 반응물을 가까이에 두는 것만으로는 충분하지 않습니다. 반응을 진행시키기 위해서는 활성화 에너지를 공급하기위한 외부 에너지 원이 필요하다.
활성화 에너지 정의
활성화 에너지를 정의하려면 화학 반응의 시작을 분석해야합니다. 이러한 반응은 분자가 전자를 교환하거나 반대 전하를 가진 이온이 모일 때 발생합니다. 분자가 전자를 교환하기 위해서는 전자를 분자에 묶는 결합이 끊어 져야합니다. 이온의 경우, 양으로 하전 된 이온은 전자를 잃었습니다. 두 경우 모두 초기 결합을 끊는 데 에너지가 필요합니다.
외부 에너지 원은 문제의 전자를 제거하고 화학 반응이 진행되도록하는 데 필요한 에너지를 제공 할 수 있습니다. 활성화 에너지 단위는 킬로 줄, 킬로 칼로리 또는 킬로와트 시간과 같은 단위입니다. 반응이 진행되면 에너지를 방출하고 자체 유지됩니다. 활성화 에너지는 화학 반응이 시작되도록 처음에 필요합니다.
이 분석에 기초하여 활성화 에너지는 화학 반응을 시작하는 데 필요한 최소 에너지로 정의됩니다. 에너지가 외부 공급원으로부터 반응물에 공급 될 때, 분자는 속도를 높이고 더욱 격렬하게 충돌한다. 격렬한 충돌로 인해 전자가 자유 로워지고 결과로 나오는 원자 또는 이온이 서로 반응하여 에너지를 방출하고 반응이 계속됩니다.
활성화 에너지가 필요한 화학 반응의 예
활성화 에너지를 요구하는 가장 일반적인 유형의 반응은 많은 종류의 화재 또는 연소를 포함합니다. 이러한 반응은 산소를 탄소 함유 물질과 결합시킵니다. 탄소는 연료의 다른 원소와 기존의 분자 결합을 가지고 있으며 산소 가스는 함께 결합 된 두 개의 산소 원자로 존재합니다. 기존의 분자 결합이 너무 강하여 일반적인 분자 충돌로 깨지기 어렵 기 때문에 탄소와 산소는 일반적으로 서로 반응하지 않습니다. 성냥 또는 불꽃의 불꽃과 같은 외부 에너지가 결합의 일부를 끊을 때, 결과적인 산소 및 탄소 원자는 에너지를 방출하고 연료가 부족할 때까지 계속 화재를 일으키도록 반응합니다.
다른 예는 폭발성 혼합물을 형성하는 수소 및 산소이다. 수소와 산소가 실온에서 함께 혼합되면 아무 일도 일어나지 않습니다. 수소와 산소 가스는 두 개의 원자가 서로 결합 된 분자로 구성됩니다. 이러한 본드 중 일부가 예를 들어 스파크에 의해 파손 되 자마자 폭발이 발생합니다. 스파크는 몇 분자에 여분의 에너지를 공급하여 더 빠르게 움직이고 충돌하여 결합을 끊습니다. 일부 산소 및 수소 원자가 결합하여 물 분자를 형성하여 많은 양의 에너지를 방출합니다. 이 에너지는 더 많은 분자의 속도를 높이고 더 많은 결합을 끊고 더 많은 원자가 반응하여 폭발을 일으 킵니다.
활성화 에너지는 화학 반응을 시작하고 제어 할 때 유용한 개념입니다. 반응에 활성화 에너지가 필요한 경우 반응물을 안전하게 보관할 수 있으며 활성화 에너지가 외부 소스에서 공급 될 때까지 해당 반응이 수행되지 않습니다. 예를 들어 금속성 나트륨 및 물과 같은 활성화 에너지가 필요하지 않은 화학 반응의 경우, 반응물은 우연히 접촉하여 통제되지 않은 반응을 일으키지 않도록 조심스럽게 보관해야합니다.