7.7: طاقة التفعيل

طاقة التنشيط هي الحد الأدنى من الطاقة اللازمة للتفاعل الكيميائي للمضي قدماً. كلما زادت طاقة التنشيط ، كان معدل التفاعل أبطأ. ومع ذلك ، فإن إضافة الحرارة إلى التفاعل سيزيد من المعدل ، لأنه يتسبب في تحرك الجزيئات بشكل أسرع ويزيد من احتمال تصادم الجزيئات. يمثل تصادم الروابط وانكسارها المرحلة الشاقة من التفاعل ويولد حالة الانتقال. حالة الانتقال هي حالة غير مستقرة عالية الطاقة من المتفاعلات. يشكل تكوين روابط كيميائية ومنتجات نهائية جديدة ، وإطلاق الطاقة الحرة مرحلة انحدار من التفاعل. تزيد المحفزات من معدل التفاعل عن طريق خفض طاقة التنشيط. على سبيل المثال ، في علم الأحياء ، تزيد الإنزيمات التي تستقلب السكر والدهون من معدل حدوث تحللها وفي نفس الوقت تمنع الإنتاج الزائد للطاقة الحرة التي من شأنها أن تفسد البروتينات في الخلية.

المحفزات

المحفز هو مادة تزيد من معدل التفاعل عن طريق خفض طاقة التنشيط ، وفي هذه العملية ، تجدد نفسها. يوفر المحفز مساراً أو آلية بديلة لحدوث التفاعل ويسرع كلا من التفاعلات الأمامية والعكسية. في علم الأحياء ، تعتبر الإنزيمات أمثلة على المحفزات لأنها تقلل من طاقة التنشيط المطلوبة للتفاعلات في التمثيل الغذائي الخلوي.

على سبيل المثال ، يقوم الإنسان باستقلاب السكر والدهون للحصول على الطاقة. تعتبر الإنزيمات مهمة للإنسان لتحطيم هذه الجزيئات ، لأنه إذا تم استخدام الطاقة الحرارية وحدها ، فإن الطاقة الحرة المنبعثة في شكل حرارة من شأنها أن تتسبب في إفساد البروتينات في الخلية. علاوة على ذلك ، فإن الطاقة الحرارية لا تحفز على وجه التحديد جميع التفاعلات. ومع ذلك ، فإن الإنزيمات ترتبط فقط بمفاعلات كيميائية معينة ، تسمى الركائز ، وتقلل من طاقة التنشيط لتحفيز التفاعلات الخلوية الانتقائية.

طاقة التنشيط هي الطاقة اللازمة لبدء تفاعل كيميائي بين المتفاعلات الموجودة غالبًا ما يُزود المصدر بالطاقة الحرارية مما يدفع بالجزيئات لتتحرك بصورة أسرع وتتصادم مع بعضها بعضاًمسبببة بكسر روابط المتفاعلات وبالتالي تتطلب المتفاعلات الأصلية طاقة حرة ليحدث التفاعل ممثلاًبصفة الجزء الشاق من هذا المنحنى هذا هو مقدار طاقة التنشيط للتفاعل في الذروة،والمعروفة باسم حالة الانتقال تكون الجزيئات غير المقيدة بحالة غير مستقرة بينما ترتبط الذرات من جديد بقيود جديدة يطلقون طاقة مجانية في البيئة الأمر الذي يظهر كجزء التدهور للتفاعل في الوقت الذي يستقلب البشر السكر والدهون للحصول على الطاقة إذا اُستخدمت الطاقة الحرارية لكسر هذه الجزيئات ستُطلق الكثير من الطاقة المجانية على شكل حرارة فتُفسد البروتينات في الخلية بدلاًمن ذلك،المواد المعروفة باسم المحفزات تضاف خصيصا لتنظيم معدل الأيض،كتسريعها مثلاًيقلل محفز بيولوجي،وهو إنزيم من طاقة التنشيط اللازمة لكسر القيود ويتيح لردود الفعل الحدوث بمعدلات معقولة دون أضرار خلوية