Aktivizēšanas enerģija

Ķīmiskās reakcijas var rasties dažādiātrumi. Dažas no tām beidzas pēc dažām sekundēm, citi var vilkties stundas, dienas un pat desmitgades. Lai noteiktu vajadzīgā aprīkojuma produktivitāti un izmēru, kā arī saražotā produkta daudzumu, ir svarīgi zināt, cik lielā mērā notiek ķīmiskās reakcijas. Tam var būt dažādas vērtības atkarībā no:
- reaģējošu vielu koncentrācija;
sistēmas temperatūra.

Zviedru zinātnieks S. Arrhenius deviņpadsmitā gadsimta beigās atrada vienādojumu, kas parāda ķīmiskās reakcijas ātruma atkarību no tāda indeksa kā aktivācijas enerģija. Šis rādītājs ir nemainīga vērtība, un to nosaka vielas ķīmiskās mijiedarbības veids.
Saskaņā ar zinātnieka pieņēmumu, savstarpējā reakcijāVar iekļūt tikai tās molekulas, kas veidojas no parastajām molekulām un atrodas kustībā. Šādas daļiņas sauca par aktīvām. Aktivācijas enerģija ir spēks, kas nepieciešams, lai pārietu parastajām molekulām uz valsti, kurā to kustība un reakcija kļūst visātrāk.

Ķīmiskās mijiedarbības gaitādaži vielas daļiņas tiek iznīcinātas, un citas rodas. Šajā gadījumā izmaiņas starp tām mainās, tas ir, elektronu blīvums ir sadalīts. Ķīmiskās reakcijas ātrums, kurā vecā mijiedarbība būtu pilnīgi iznīcināta, būtu ļoti zema vērtība. Tajā pašā laikā piegādātajai enerģijai jābūt lielai. Zinātniskie pētījumi parādīja, ka vielu mijiedarbības laikā jebkura sistēma veido aktivētu kompleksu, kas ir tā pārejas stāvoklis. Tajā pašā laikā vecās saites tiek vājinātas, un jaunās saites tiek aprakstītas tikai. Šis periods ir ļoti mazs. Tā ir sekundes daļa. Šīs kompleksa sabrukšanas rezultāts ir sākotnējo vielu vai ķīmiskās mijiedarbības produktu veidošanās.

Lai pārejas komponentu varētu rasties,sistēmai ir jāpiedalās aktivitātēs. Tam nepieciešama ķīmiskās reakcijas aktivācijas enerģija. Pārejas kompleksa veidošanos nosaka spēks, ko molekulas piemīt. Šādu daļiņu daudzums sistēmā ir atkarīgs no temperatūras režīma. Ja tas ir pietiekami augsts, aktīvo molekulu frakcija ir liela. Šajā gadījumā to mijiedarbības spēka lielums ir lielāks vai vienāds ar indeksu, ko sauc par "aktivācijas enerģiju". Tādējādi pie pietiekami augsta temperatūras ir augsts molekulu skaits, kas spēj veidot pārejas kompleksu. Tā rezultātā palielinās ķīmiskās reakcijas ātrums. Gluži pretēji, ja aktivācijas enerģijai ir liela nozīme, daļiņu daļai, kas spēj mijiedarboties, ir maza.
Augsta enerģijas barjera klātbūtne irķīmisko reakciju šķēršļi zemās temperatūrās, lai gan to iespējamība pastāv. Eksotermiskajai un endotermiskajai mijiedarbībai ir dažādas īpašības. Pirmais no tiem turpina ar zemāko aktivācijas enerģiju, bet otra - ar augstāku aktivācijas enerģiju.

Šo koncepciju izmanto arī fizikā. Pusvadītāja aktivācijas enerģija ir minimālais spēks, kas elektroniem vajadzētu paātrināt pārejai uz vadīšanas joslu. Šajā procesā saites starp atomiem ir salauztas. Turklāt elektronam jādodas no valences joslas uz vadīšanas reģionu. Temperatūras paaugstināšanās ir iemesls daļiņu termiskās kustības uzlabošanai. Šajā gadījumā daži elektroni pāriet bezmaksas maksas pārvadātāju stāvoklī. Iekšējie savienojumi var tikt sadalīti arī ar elektrisko lauku, gaismu uc Aktivācijas enerģijai ir daudz lielākas vērtības raksturīgajiem pusvadītājiem nekā piemaisījumu veidiem.