7.7: Energia aktywacji

Energia aktywacji to minimalna ilość energii niezbędna do tego, aby reakcja chemiczna mogła postępować. Im wyższa energia aktywacji, tym wolniejsze tempo reakcji. Jednak dodanie ciepła do reakcji zwiększy szybkość, ponieważ powoduje, że cząsteczki poruszają się szybciej i zwiększają prawdopodobieństwo zderzenia cząsteczek. Zderzenie i zerwanie wiązań reprezentuje wznoszącą się fazę reakcji i generuje stan przejściowy. Stan przejściowy to niestabilny wysokoenergetyczny stan reagentów. Tworzenie nowych wiązań chemicznych i produktów końcowych oraz uwalnianie darmowej energii jest fazą zboczającą reakcji. Katalizatory zwiększają szybkość reakcji poprzez obniżenie energii aktywacji. Na przykład w biologii enzymy metabolizujące cukier i tłuszcze zwiększają tempo ich rozpadu, a jednocześnie zapobiegają nadprodukcji darmowej energii, która w przeciwnym razie zdenaturowałaby białka w komórce.

Katalizatory

Katalizator to substancja, która zwiększa szybkość reakcji poprzez obniżenie energii aktywacji, a w tym procesie sama się regeneruje. Katalizator zapewnia alternatywną ścieżkę lub mechanizm, w którym zachodzi reakcja, i przyspiesza zarówno reakcję do przodu, jak i do tyłu. W biologii enzymy są przykładami katalizatorów, ponieważ obniżają energię aktywacji wymaganą do reakcji w metabolizmie komórkowym.

Na przykład ludzie metabolizują cukier i tłuszcz w celu uzyskania energii. Enzymy są niezbędne dla ludzi do rozkładania tych cząsteczek, ponieważ gdyby użyć samej energii cieplnej, darmowa energia uwolniona w postaci ciepła spowodowałaby denaturację białek w komórce. Co więcej, energia cieplna niespecyficznie katalizowałaby wszystkie reakcje. Jednak enzymy wiążą się tylko ze specyficznymi reagentami chemicznymi, zwanymi substratami, i obniżają ich energię aktywacji w celu katalizowania selektywnych reakcji komórkowych.