結合解離エネルギーと活性化エネルギー

共有結合の切断は、システムとその周辺との間のエネルギーデルタHの交換に関連しています。

共有結合がホモリシスの開裂によって切断されると、それらは2つの非荷電ラジカルを生成し、それぞれが不対電子を持ちます。

ホモリシス開裂に沿って結合を切断するために必要なエネルギーは、結合解離エネルギー、BDEまたはDと呼ばれます。1気圧で測定されたBDEは、delta-Hnaughtで表されます。

化学反応中、反応物は生成物が形成される前に高エネルギー転移状態を経ます。反応物と生成物との間のこのエネルギー障壁は活性化エネルギーと呼ばれ、記号E_aまたはdelta-Gダブルダガーで表されます。

活性化エネルギーは、遷移状態と反応物の自由エネルギーの差として表されます。反応物のエネルギーは遷移状態よりも低いため、活性化エネルギーの値は常に正です。

反応物間の衝突が活性化エネルギー障壁を越えない場合、反応物は互いに反応して生成物を形成することはありません。衝突が成功する回数は、活性化エネルギーの特定の閾値を持つ反応分子の数に依存します。

活性化エネルギーの大きさが反応速度を制御します。値が大きいと反応が遅くなりますが、反応分子の数が多いと反応を生成するために必要な閾値エネルギーを持っているため、値が小さいと反応が速くなります。

時々、触媒を使用して活性化エネルギーを下げ、反応速度を速めます。

例えば、酵母は、エタノールを生成するために糖を発酵させることによって作られるビールを醸造するための触媒として使用されます。このプロセスは熱力学的に有利ですが、大きな活性化エネルギーを持っています。

混合物に酵母を添加すると、活性化エネルギーが低下し、プロセスがより速い速度で行われるため、工業的に経済的です。