Tenaga pengaktifan (activation energy) ialah tenaga minimum yang mesti dimiliki zarah yang berlanggar supaya perlanggaran itu menghasilkan tindak balas. Pada profil tenaga, ia ialah jarak menegak dari aras bahan tindak balas ke puncak.
Ia menyambung mentafsir profil tenaga dan berada dalam modul yang sama, tenaga dan ikatan.
Apakah yang diterangkan oleh tenaga pengaktifan?
Zarah sentiasa berlanggar, tetapi kebanyakan perlanggaran tidak menghasilkan apa-apa. Untuk bertindak balas, zarah yang berlanggar memerlukan tenaga yang cukup untuk mula memutuskan ikatan dalam bahan tindak balas. Nilai minimum yang diperlukan itulah tenaga pengaktifan.
Jika zarah mempunyai kurang daripada tenaga itu, ia melantun dan identiti kimianya tidak berubah. Jika ia mempunyai sekurang-kurangnya sebanyak itu, perlanggaran boleh berjaya. Inilah sebabnya bahan tindak balas yang sama boleh berada bersama tanpa bertindak balas sehingga diberi tenaga awal, walaupun keseluruhan tindak balas eksotermik.
Bagaimana anda menandakan dan menggunakannya pada gambar rajah?
- Lukis atau cari aras bahan tindak balas di sebelah kiri.
- Cari puncak lengkung.
- Lukis anak panah menegak dari aras bahan tindak balas ke puncak dan labelkan tenaga pengaktifan, Ea.
- Lukis anak panah yang berbeza, dari bahan tindak balas ke hasil, bagi perubahan tenaga keseluruhan ΔH.
- Nyatakan maksud setiap anak panah dengan perkataan: satu ialah halangan, satu lagi ialah keputusan bersih.
Contoh berlangkah
Nombor di bawah direka untuk latihan. Satu tindak balas rekaan mempunyai bahan tindak balas pada 100 kJ/mol, puncak pada 250 kJ/mol dan hasil pada 40 kJ/mol. Dengan pemangkin, puncak turun kepada 190 kJ/mol.
Langkah 1, tenaga pengaktifan tanpa pemangkin: 250 − 100 = 150 kJ/mol.
Langkah 2, perubahan tenaga: 40 − 100 = −60 kJ/mol, jadi tindak balas eksotermik.
Langkah 3, tenaga pengaktifan dengan pemangkin: 190 − 100 = 90 kJ/mol. Halangan berkurang sebanyak 150 − 90 = 60 kJ/mol.
Langkah 4, perubahan tenaga dengan pemangkin: aras bahan tindak balas dan hasil sama, jadi ΔH masih −60 kJ/mol.
Langkah 5, tulis penerangan: “Pemangkin menyediakan laluan alternatif dengan tenaga pengaktifan lebih rendah, jadi lebih banyak perlanggaran mempunyai tenaga yang cukup untuk bertindak balas. Perubahan tenaga keseluruhan sama kerana aras tenaga bahan tindak balas dan hasil tidak berubah.”
Semakan: pemangkin hanya mengubah puncak. Dua garis mendatar dan anak panah ΔH kekal di tempatnya.
Kesilapan yang perlu diawasi
Kesilapan biasa ialah mengelirukan halangan dengan perubahan tenaga keseluruhan.
Jawapan yang salah: “Pemangkin menjadikan tindak balas lebih eksotermik kerana puncaknya lebih rendah.”
Pelajar mengaitkan puncak yang lebih rendah dengan jumlah tenaga yang dibebaskan. Kedua-duanya kuantiti yang berbeza.
Pembetulannya ialah mengekalkan dua anak panah secara berasingan. Puncak mengawal betapa sukarnya untuk bermula; aras akhir mengawal jumlah tenaga yang dibebaskan secara keseluruhan. Pemangkin mengubah yang pertama dan bukan yang kedua.
Untuk kaitan teori perlanggaran dengan kelajuan tindak balas, lihat menghuraikan peranan pemangkin tanpa mendakwa ia habis digunakan dalam modul kadar tindak balas.
Semak kendiri
1. Bahan tindak balas pada 60 kJ/mol, puncak pada 200 kJ/mol dan hasil pada 10 kJ/mol. Cari tenaga pengaktifan dan ΔH.
Lihat jawapan
Ea = 200 − 60 = 140 kJ/mol. ΔH = 10 − 60 = −50 kJ/mol (eksotermik).
2. Pemangkin menurunkan puncak dalam soalan 1 kepada 150 kJ/mol. Nyatakan tenaga pengaktifan baharu dan ΔH baharu.
Lihat jawapan
Ea baharu = 150 − 60 = 90 kJ/mol. ΔH kekal −50 kJ/mol, kerana aras bahan tindak balas dan hasil tidak berubah.
3. Terangkan dalam satu ayat mengapa sesetengah tindak balas eksotermik memerlukan input tenaga permulaan.
Lihat jawapan
Pemutusan ikatan dalam bahan tindak balas memerlukan tenaga sebelum ikatan baharu terbentuk, jadi zarah mesti mencapai tenaga pengaktifan walaupun lebih banyak tenaga dibebaskan secara keseluruhan.
Ke mana selepas ini?
Pelajaran seterusnya meletakkan nombor pada pemutusan dan pembentukan ikatan di sebalik puncak: menganggar perubahan tenaga menggunakan tenaga ikatan yang diberi. Anda juga boleh menyemak semula idea perlanggaran dalam modul kadar tindak balas.
Pelajar sering menerangkan pemangkin dengan betul tetapi melukis profil dengan salah, atau sebaliknya. Guru dalam tuisyen Kimia dalam talian satu dengan satu boleh melihat separuh mana daripada kaitan itu yang belum mantap dan memberi tumpuan di situ.