活化能是指分子從常態轉變為容易發生化學反應的活躍狀態所需要的能量。一個化學反應如果要發生,那麼必須達到它所需要的活化能。(是不是所有反應都有活化能?比如強酸強鹼中和反應活化能再小也還是有吧。)(那是不是只要反應物分子到達活躍狀態那麼它一定就可以反應完呢?)那麼為什麼會有活化能呢?它的化學實質是什麼?難道不是反應物分子斷鍵所需要的能量(當然其實這太複雜了,薛定諤方程嚴格起來都有一千個參數但是請盡量不要解釋的太複雜。)


請學習李老師的化學反應動力學理論講義吧:

Yongle Li:化學反應速率理論--簡單理論?

zhuanlan.zhihu.com圖標Yongle Li:化學反應速率理論--散射截面(1)經典情形?

zhuanlan.zhihu.com圖標Yongle Li:化學反應速率理論--散射截面(2)量子情形?

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zhuanlan.zhihu.com圖標Yongle Li:化學反應速率理論--含時理論?

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友情提醒:

離子-誘導偶極反應沒有活化能,其反應速率不隨溫度變化而變化,除了嚴格的量子散射理論,可以使用Langevin提出的capture model計算。


能夠穩定存在的物質,通常都處於能量的局域極小值附近,否則會自發的改變狀態以降低能量。

而兩個極小值之間,必然存在一個極大值:

假設圖中的i代表反應物,j代表產物。雖然能量上i&>j,反應會朝著i→j的方向進行。但i→j的轉變過程中,能量並不是單調遞減的,而是先增加再降低。需要增加的這部分能量 [公式] 就是反應的活化能。

如果反應物的能量不夠(如溫度不夠高),這個能壘就很難越過去,反應就很難發生。

即使反應物有足夠的能量來越過能壘,也不代表反應物i會100%轉變成產物j。因為j→i這個逆反應也是有可能發生的。由於 [公式] ,正反應的速率一開始會大於逆反應,但隨著反應進行,反應物減少,正反應的總速率逐漸降低,而產物增加又會增大逆反應的速率,因此最終會達到一個平衡態。


對於你問的問題,科學界至今都沒有明確的答案。

目前比較流行的是分子碰撞理論。活化能即分子達到能夠發生反應的動能,動能足夠後,還要發生有效碰撞才能發生反應。

的確一切反應都需要活化能,但也有許多反應的活化能在常溫就足夠了。


逐個回答你的問題吧~

1、是的,所有的反應都有活化能。補充一下:活化能一般為正,但也可以為0或者負數。

2、反應物分子只有達到「活躍狀態」(也就是具有一定的能量),才能發生有效碰撞發生化學反應。注意這裡我分析的是達到了能量門檻的單個反應物分子。那麼對於一大群分子來說,是不是只要每個分子都具有一定的能量就可以反應完呢?是的,然而這個前提條件是無法滿足的。

對於一大群分子來說,具有某個能量的分子數目遵循Maxwell-Boltzmann分布,也就是說即便你賦予體系很高的能量,使得這一大群分子的平均能量遠遠高於「活躍狀態」所需能量,還是有一些分子具有的能量在「活躍狀態」之下。同樣地,假如一個體系能量很低,也還是有一些分子具有的能量在「活躍狀態」所需能量之上。

一個反應是否會「反應完」,要同時去研究這個反應的正反應和逆反應。試想,如果一個反應的反應物能量比產物能量還要低,那麼你會發現,這個反應的逆反應活化能要比正反應的活化能還要小——也就是說逆反應更容易進行。因此,一個反應的活化能只是我們在人為規定了其中一個反應為正反應後,體系中分子平均能量和達到活躍狀態所需能量之間距離的標度,而它的大小並不會影響這個反應進行的程度——因為這個程度是正反應和逆反應同時進行的結果。

活化能的大小,只能決定你所研究的這個反應的速率。因為根據Arrhenius方程,這個速率和exp(-Ea/RT)成正比(Ea是活化能,可以看出Ea越小速率越大)。而你如果想要知道這個反應進行的程度,你還需要知道它的逆反應速率,而這個速率和exp(-Ea/RT)成正比(Ea是逆反應活化能)。這兩個速率一除就是這個反應的平衡常數。


(手機碼的字,如果有需求的話在評論區說一下我可以補充)

一桶汽油放在那裡,什麼都不做是不會主動燃燒起來的,必須往裡面扔一根火柴,才能燃燒起來。火柴提供了什麼呢?它提供的就是活化能。

在絕大部分的反應中,反應物需要外界注入一點能量才可以反應。這個能量就叫做活化能,把分子注入能量以後,就叫做化學反應活躍狀態。

不是所有反應都需要活化能哦~舉個例子,比如水溶液中的沉澱反應、酸鹼反應,還有自由基跟別的分子反應,這些東西已經在別的過程(比如溶解過程和行成自由基的過程)中注入了能量,所以就不需要再注入活化能了。

這是一個非常非常簡化的描述,樓上兩位大佬解釋得非常專業


從反應物到生成物,存在化學鍵的斷裂與生成。短鍵需要吸收能量,新鍵的生成會釋放能力。活化能是某個具體化學反應能夠發生所需要的最低能量。就像考試有及格線一樣,化學反應發生需要最低能量。活化能,活化分子的概念,在選修四課本的前沿部分有介紹。


反應進行的難易程度的度量


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