Énergie de dissociation des liaisons et énergie d’activation

La rupture d’une liaison covalente est associée à l’échange d’énergie, delta-H, entre le système et son environnement.

Lorsque les liaisons covalentes se brisent par clivage homolytique, elles produisent deux radicaux non chargés, chacun portant un électron non apparié.

L’énergie nécessaire pour rompre une liaison le long du clivage homolytique est appelée énergie de dissociation de la liaison, BDE ou D. Le BDE mesuré à une pression d’une atmosphère est noté par delta-H zéro.

Lors d’une réaction chimique, les réactifs passent par un état de transition à haute énergie avant la formation de produits. Cette barrière d’énergie entre les réactifs et les produits est appelée énergie d’activation, désignée par les symboles E_a ou delta-G double dague.

L’énergie d’activation est exprimée comme la différence entre les énergies libres de l’état de transition et les réactifs. Comme l’énergie des réactifs est inférieure à l’état de transition, la valeur de l’énergie d’activation est toujours positive.

Si une collision entre réactifs ne franchit pas la barrière d’énergie d’activation, ils ne réagiront pas les uns avec les autres pour former des produits. Le nombre de collisions réussies dépend du nombre de molécules réactives ayant une certaine valeur seuil d’énergie d’activation.

La taille de l’énergie d’activation contrôle la vitesse de réaction. Une valeur élevée entraîne une réaction lente, tandis qu’une valeur faible entraîne une réaction plus rapide, car un grand nombre de molécules réactives possèdent l’énergie de seuil nécessaire pour produire une réaction.

Parfois, un catalyseur est utilisé pour réduire l’énergie d’activation et accélérer la vitesse de réaction.

Par exemple, la levure est utilisée comme catalyseur pour brasser la bière, obtenue par la fermentation de sucres pour produire de l’éthanol. Bien que le processus soit thermodynamiquement favorable, il a une grande énergie d’activation.

L’ajout de levure au mélange réduit l’énergie d’activation et le processus se déroule à un rythme plus rapide, ce qui est économiquement économique.