If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

თუ ვებფილტრს იყენებთ, დარწმუნდით, რომ *.kastatic.org და *.kasandbox.org დომენები არ არის დაბლოკილი.

ძირითადი მასალა

აქტივაციის ენერგია

აქტივაციის ენერგია, გარდამავალი მდგომარეობა და რეაქციის სიჩქარე.

შესავალი

წარმოიდგინეთ, გაიღვიძეთ დილას და იმ დღეს ძალიან ბევრი რამ გაქვთ დაგეგმილი. ოდესმე ყოფილა, რომ წინ საინტერესო დღის მიუხედავად, მაინც თითქოს დამატებითი ენერგია გჭირდებოდათ საწოლიდან ასადგომად? ადგომის შემდეგ კი მთელი დღე აქტიური იყავით, მაგრამ სანამ მაგ წერტილს მიაღწევდით, თითქოს ერთი პატარა დაბრკოლების გადალახვა, ადგომა უნდა გეიძულებინათ თავისთვის.
საწოლიდან ადგომასავით, ქიმიურ რეაქციებს საწყისი პატარა „დაბრკოლების" გადასალახად აქტივაციის ენერგია ესაჭიროებათ. ენერგიის გამომათავისუფლებელი (ეგზერგონული) რეაქციების დასაწყებადაც კი აუცილებელია ენერგიის რაღაც რაოდენობით მიწოდება, სანამ თავად რეაქციის მსვლელობაში დაიწყებოდეს ენერგიის გამოყოფა ნაბიჯ-ნაბიჯ. ამ საწყის ენერგიას, რომელიც შემდეგ ანაზღაურდება, აქტივაციის ენერგია ეწოდება და EA სიმბოლოთი აღინიშნება.

აქტივაციის ენერგია

რაში სჭირდება ენერგიის გამათავისუფლებელ, უარყოფითი ∆G-ის მქონე რეაქციას ენერგია დასაწყებად? ამის გასაგებად, უნდა ვნახოთ, რა მოსდით რეაგენტ მოლეკულებს ქიმიური რეაქციის დროს. იმისთვის, რომ რეაქცია შესრულდეს, რეაგენტებში ზოგიერთი ან ყველა ქიმიური ბმა უნდა დაირღვეს, რომ რეაქციის პროდუქტების ახალი ბმები ჩამოყალიბდეს. ბმების ისეთ მდგომარეობაში გადასაყვანად, რომელიც მათ დარღვევის საშუალებას მისცემს, მოლეკულა უნდა გამრუდდეს (დეფორმირდეს ან მოიღუნოს) და არასტაბილურ მდგომარეობაში უნდა გადავიდეს, რომელსაც გარდამავალი მდგომარეობა ჰქვია. გარდამავალი მდგომარეობა მაღალენერგეტიკულია და მოლეკულას რაღაც რაოდენობის ენერგია - აქტივაციის ენერგია - სჭირდება, რომ მიაღწიოს მას. რადგანაც გარდამავალი მდგომარეობა არასტაბილურია, რეაგენტი მოლეკულები მასში დიდი ხნით არ რჩებიან და მალევე გადადიან ქიმიური რეაქციის შემდეგ ეტაპზე.
ზოგადად, რეაქციის გარდამავალი მდგომარეობა ყოველთვის უფრო მაღალ ენერგეტიკულ დონეზეა, ვიდრე რეაგენტები და პროდუქტები. ასე რომ EA-ს ყოველთვის დადებითი მნიშვნელობა აქვს - იმისგან დამოუკიდებლად, რეაქცია ენდერგონულია თუ ეგზერგონული. აქტივაციის ენერგია, რომელიც ქვემოთ მოცემულ დიაგრამაზეა ნაჩვენები, შექცევადი რეაქციისთვისაა (რეაგენტები პროდუქტები), რომელიც ეგზერგონულია. თუ რეაქცია საპირისპირო მიმართულებით გაგრძელდება (ენდერგონული), გარდამავალი მდგომარეობა იგივე იქნება, მაგრამ აქტივაციისთვის საჭირო ენერგია მეტი. ასე იმის გამო ხდება, რომ პროდუქტი მოლეკულები უფრო დაბალი ენერგიისა და შესაბამისად, მეტი ენერგიის დამატება სჭირდებათ, რომ გარდამავალ მდგომარეობას მიაღწიონ რეაქციის „ბორცვზე". (შებრუნებული რეაქციის ისარი იწყება რეაქციის პროდუქტებთან და გრძელდება გარდამავალ მდგომარეობამდე.)
ეგზერგონული რეაქციის დიაგრამა კოორდინატთა სისტემაზეა წარმოდგენილი. პროდუქტები რეაგენტებზე უფრო დაბალ ენერგეტიკულ დონეზე იმყოფება (თავისუფალი ენერგია გამოიყოფა რეაგენტების პროდუქტებად გარდაქმნისას), მაგრამ რეაქციის ენერგიას მაინც სჭირდება ერთი „ნახტომი", რაც მაღალენერგეტიკული გარდამავალი მდგომარეობის ჩამოყალიბებას ასახავს. პირდაპირი რეაქციის აქტივაციის ენერგია ის ენერგიაა, რომელიც რეაგენტების ენერგეტიკული დონიდან გარდამავალი მდგომარეობის დონემდე ასასვლელადაა საჭირო.
მოდიფიცირებული სურათის წყაროა OpenStax Biology.
აქტივაციის ენერგიის წყარო, როგორც წესი, სითბოა - რეაგენტების მოლეკულები გარემოდან შთანთქავენ სითბურ ენერგიას. იგი ზრდის მოლეკულების მოძრაობის სიჩქარეს, მათი შეჯახების სიხშირესა და ძალას, „შეანჯღრევს" ატომებსა და ბმებს ინდივიდუალურ მოლეკულებში და აადვილებს ამ ბმების დარღვევას. რეაგენტი მოლეკულა რაღაც ეტაპზე იმდენ ენერგიას შთანთქავს, რომ გარდამავალ მდგომარეობაში გადადის და შემდეგ უკვე დანარჩენ რეაქციას აგრძელებს.

აქტივაციის ენერგია და რეაქციის სიჩქარე

ქიმიური რეაქციის აქტივაციის ენერგია მჭიდროდაა დაკავშირებული მის სიჩქარესთან. უფრო კონკრეტულად, რაც უფრო მაღალია აქტივაციის ენერგია, მით უფრო ნელა წარიმართება რეაქცია. ეს იმიტომ, რომ მოლეკულებს მხოლოდ მაშინ შეეძლებათ რეაქციის დასრულება, როცა აქტივაციის ენერგიის ბარიერს გადააბიჯებენ. რაც უფრო მაღალია ბარიერი, მით უფრო ნაკლებ მოლეკულას ექნება საკმარისი ენერგია ამისთვის ნებისმიერ მოცემულ მომენტში.
ბევრ რეაქციას იმდენად მაღალი აქტივაციის ენერგია აქვს, რომ ისინი, პრაქტიკულად, ვერ დაიწყება ენერგიის მიწოდების გარეშე. საწვავის, მაგალითად, პროპანის, წვისას ენერგია გამოთავისუფლდება, მაგრამ ოთახის ტემპერატურაზე ამ რეაქციის სიჩქარე ნულია (უნდა ითქვას, რომ ეს ხელსაყრელია - სულაც არ იქნებოდა კარგი, პროპანის ავზები სპონტანურად რომ აფეთქებულიყვნენ თაროზე!). ნაპერწკალი პროპანის ზოგ მოლეკულას საკმარის ენერგიას ანიჭებს, რომ აქტივაციის ენერგიის ბარიერი გადალახოს. ეს მოლეკულები ასრულებენ რეაქციას, შედეგად გამოყოფილი ენერგია კი სხვა მოლეკულებს ეხმარება ბარიერის გადალახვაში, რის გამოც რეაქცია ჯაჭვურად მიმდინარეობს.
უჯრედში მიმდინარე ქიმიური რეაქციების დიდი ნაწილი ნახშირწყალბადის წვის მსგავსია: მათი აქტივაციის ენერგია იმდენად მაღალია, რომ ჩვეულ ტემპერატურაზე ეს რეაქციები დიდი მასშტაბით არ მიმდინარეობს. ერთი შეხედვით, ეს პრობლემაა: უჯრედში ასანთი და ნაპერწკალი რომ აანთოთ, მას დააზიანებთ. თუმცა, არსებობს აქტივაციის ენერგიის შემცირებისა და რეაქციის სიჩქარის გასაზრდელი საშუალებაც. პროცესს, რომლის დროსაც რეაქციის აქტივაციის ენერგია მცირდება და რეაქცია ჩქარდება, კატალიზაცია ეწოდება, იმ ნივთიერებას კი, რომელიც ენერგიას ამცირებს - კატალიზატორი. ბიოლოგიურ კატალიზატორებს ფერმენტები ეწოდებათ და მათ უფრო დეტალურად შემდეგ ნაწილში შევისწავლით.

გსურთ, შეუერთდეთ დისკუსიას?

პოსტები ჯერ არ არის.
გესმით ინგლისური? დააწკაპუნეთ აქ და გაეცანით განხილვას ხანის აკადემიის ინგლისურენოვან გვერდზე.