Paysage d'énergie d'activation

Le paysage d'énergie d'activation transforme le diagramme de coordonnées de réaction 2D classique en un col de montagne d'énergie potentielle 3D dynamique. Les sphères de réactifs dans la vallée de gauche tirent des énergies cinétiques thermiques mises à l'échelle par la température et tentent de gravir le col de l'état de transition (complexe activé) pour entrer dans la vallée des produits à droite. Les molécules dont l'énergie cinétique est inférieure à l'énergie d'activation effective (Ea) retombent dans la vallée des réactifs, tandis que les molécules énergétiques surmontent le pic et deviennent dorées en tant que produits. Les étudiants peuvent glisser le pic violet brillant de l'état de transition verticalement, faire varier ΔH d'un état fortement exothermique (-60 kJ/mol) à endothermique (+60 kJ/mol), ou engager le bloc de catalyseur en platine vert pour abaisser la barrière de près de moitié et observer la fulgurante augmentation de la vitesse de réaction.

• Glissez le pic violet de l'état de transition vers le haut pour augmenter l'Ea non catalysée à 110 kJ/mol et observez comment la plupart des sphères de réactifs bleues redescendent sans réagir.
• Cliquez sur le bloc de catalyseur vert (ou activez la voie catalytique) et observez le col de la montagne baisser tandis que la courbe de référence rouge reste à la hauteur non catalysée d'origine.
• Augmentez le curseur de température de 260 K à 580 K et observez comment le pourcentage de collisions réussies augmente de façon exponentielle selon l'équation d'Arrhenius.
• Faites glisser le curseur d'enthalpie ΔH de -45 kJ/mol (exothermique, vallée des produits basse) à +45 kJ/mol (endothermique, vallée des produits haute) et vérifiez que le catalyseur modifie l'Ea sans altérer le ΔH.
• Appuyez sur Lancer la vague de réactifs pour envoyer une salve de molécules en collision à haute énergie à travers l'état de transition.

1. 1Définir l'énergie d'activation (Ea) et l'état de transition (complexe activé) sur un diagramme de coordonnées de réaction d'énergie potentielle.
2. 2Expliquer comment l'augmentation de la température accélère la réaction en élevant la fraction de collisions ayant une énergie supérieure ou égale à l'Ea.
3. 3Décrire comment un catalyseur augmente les vitesses de réaction directe et inverse en fournissant une voie alternative avec une énergie d'activation plus faible.
4. 4Distinguer les profils d'énergie potentielle exothermique (ΔH négatif) et endothermique (ΔH positif) et expliquer pourquoi un catalyseur ne modifie pas le ΔH.

Questions fréquentes des enseignants