Номер 3, страница 119 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

3. Что такое энергия активации реакции? Почему молекулы реагентов, имеющие запас энергии меньше, чем $E_a$, не вступают в химическую реакцию?

Энергия активации, обозначаемая как $E_a$, представляет собой минимальное количество энергии, которое необходимо сообщить молекулам исходных веществ (реагентам), чтобы их столкновение было эффективным, то есть привело к образованию продуктов реакции. Этот процесс можно представить как преодоление некоего энергетического барьера. Реагенты и продукты реакции находятся на разных энергетических уровнях. Чтобы превратиться в продукты, молекулы реагентов должны сначала достичь вершины этого барьера, образовав неустойчивое высокоэнергетическое состояние, называемое активированным комплексом (или переходным состоянием). Энергия активации — это как раз высота этого энергетического барьера, то есть разница между энергией активированного комплекса и средней энергией молекул реагентов.

Молекулы реагентов, имеющие запас энергии меньше, чем энергия активации ($E_a$), не вступают в химическую реакцию, поскольку их столкновения не обладают достаточной силой для запуска химического превращения. Согласно теории активных столкновений, для протекания реакции необходимо соблюдение двух ключевых условий: частицы должны столкнуться, и это столкновение должно быть эффективным. Эффективность столкновения определяется двумя факторами: достаточной энергией и правильной взаимной ориентацией молекул. Энергия необходима для того, чтобы преодолеть силы отталкивания между электронными оболочками атомов и разорвать существующие химические связи в молекулах реагентов. Если суммарная кинетическая энергия сталкивающихся частиц меньше $E_a$, они не смогут преодолеть энергетический барьер. В результате такого "слабого" столкновения молекулы просто отталкиваются друг от друга, подобно бильярдным шарам, не изменяя своей химической структуры. Таким образом, реакция не происходит, и вещества остаются в исходном состоянии.

Ответ: Энергия активации ($E_a$) — это минимальная энергия, необходимая для запуска химической реакции; это энергетический барьер, отделяющий реагенты от продуктов. Молекулы, обладающие энергией ниже $E_a$, не могут вступить в реакцию, так как при их столкновениях не хватает энергии для разрушения существующих химических связей и образования активированного комплекса. Такие столкновения являются неэффективными, и молекулы просто отталкиваются друг от друга без химических изменений.