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

Bağlandığınız bilgisayar bir web filtresi kullanıyorsa, *.kastatic.org ve *.kasandbox.org adreslerinin engellerini kaldırmayı unutmayın.

Ana içerik

Aktivasyon Enerjisi

Aktivasyon enerjisi, geçiş evresi ve tepkime hızı hakkında bilgi edinin.

Giriş

Birçok eğlenceli planınız olan bir gün uyandığınızı düşünün. Önünüzde sizi bekleyen heyecanlı bir gün olmasına rağmen yataktan çıkmak için fazladan enerji toplamanız gerektiği oldu mu hiç? Yataktan kalktığınızda, günün geri kalanını tamamlayabilirsiniz ancak o noktaya ulaşana kadar aşmanız gereken küçük bir engel vardır.
Kimyasal tepkimelerin aktivasyon enerjisi de aynı aşmanız gereken o engele benzer. Enerji açığa çıkaran (egzergonik) tepkimeler bile enerji açığa çıkaran aşamalara geçmeden harekete geçebilmek için bir miktar enerjiye ihtiyaç duyarlar. Tepkime ilerledikçe geri ödenen bu ilk enerji girdisine aktivasyon enerjisi adı verilir. Aktivasyon enerjisi kısaca EA olarak ifade edilir.

Aktivasyon enerjisi

Negatif ∆G değerli enerji açığa çıkaran bir tepkime başlamak için neden enerjiye ihtiyaç duyar? Bunu anlamak için bir kimyasal tepkime sürecinde reaktant moleküllere ne olduğunu incelememiz gerekir. Bir tepkimenin gerçekleşmesi için reaktantların bazı ya da tüm kimyasal bağlarının yeni bağlar, ürünlerin bağları, oluşması için parçalanması gerekir. Bu bağların parçalanmaya hazır bir duruma getirilmesi için moleküllerin bükülerek (şeklinin bozularak ya da eğilerek) geçiş evresi denen kararsız hale getirilmesi gereklidir. Geçiş evresi yüksek enerjili bir evredir ve bu evreye geçmek için bir miktar enerji – aktivasyon enerjisi – eklenmelidir. Geçiş evresi kararsız olduğu için reaktant moleküller uzun süre bu evrede kalamaz, hızla kimyasal tepkimenin sonraki aşamasına geçer.
Genel olarak bir tepkimenin geçiş evresinin enerjisi, tepkimeye giren madde ve ürünlerden daha yüksektir, öyleki that EA tepkimenin endergonik ya da egzergonik olmasına bağlı olmadan her zaman pozitiftir. Aşağıdaki gösterilen aktivasyon enerjisi egzergonik olan bir ileri yönlü tepkimeye (tepkimeye giren maddeler ürünler) aittir. Tepkime ters yönde gerçekleşiyor olsaydı (yani endergonik olsaydı) geçiş evresi aynı kalırdı ancak aktivasyon enerjisi daha yüksek olurdu. Bunun sebebi ürünlerin moleküllerinin düşük enerjili olması ve bu sebeple tepkime "tepesi"nin üstünde yer alan olan geçiş evresine ulaşmak için daha fazla enerjiye ihtiyaç duymasıdır. (Ters yöndeki bir tepkimenin aktivasyon enerjisi oku ürünlerden geçiş evresine kadar uzayacaktır.).
Görselin uyarlandığı kaynak: OpenStax Biology.
Tepkimeye giren moleküller çevrelerinden termal enerji aldığından aktivasyon enerjisinin kaynağı genelde ısıdır. Bu termal enerji tepkimeye giren moleküllerin hareketini hızlandırarak çarpışma sıklıklarını ve kuvvetini arttırır, ayrıca her bir molekül içindeki atomları ve bağları sarsarak bağların kopmasını kolaylaştırır. Tepkimeye giren bir molekül geçiş evresine geçmeye yetecek kadar enerji aldığında tepkimenin kalanına devam edebilir.

Aktivasyon enerjisi ve tepkime hızı

Kimyasal bir tepkimenin aktivasyon enerjisi tepkime hızıyla yakından ilşkilidir. Aktivasyon enerjisi ne kadar yüksek olursa tepkime de o kadar yavaş gerçekleşir. Bunun sebebi moleküllerin tepkimeyi sadece aktivasyon enerji sınırının en üstüne ulaşıldığı takdirde tamamlayabilmesidir. Sınır ne kadar yüksek olursa belirli bir zamanda sınırı geçebilecek enerjiyi elde eden molekül sayısı da o kadar az olur.
Birçok tepkime aktivasyon enerjisi çok yüksek olduğu için, bir enerji girdisi olmadan asla gerçekleşemez. Örneğin, propan gibi bir yakıtın yanması, enerji açığa çıkarır, ancak oda sıcaklığındaki tepkime hızı sıfırdır. (Açıkçası bunun çok da kötü bir şey olduğunu söyleyemeyiz, içinde propan olan kaplar rafta dururken kendiliğinden yanmaya başlasa bu hiç de iyi olmazdı, öyle değil mi?). Bir kıvılcım bazı moleküllerin aktivasyon enerji sınırını geçmesi için gerekli enerjiyi sağladığında bu moleküller tepkimeyi tamamlayıp enerji açığa çıkarırlar. Açığa çıkan bu enerji bir zincir tepkimeye yol açarak diğer yakıt moleküllerinin de enerji sınırını aşmasına yardım eder.
Hücre içinde gerçekleşen birçok kimyasal tepkime de hidrokarbon yanması örneğine benzer: aktivasyon enerjisi, tepkimelerin ortam sıcaklığında gerçekleşmeyeceği kadar yüksektir. Bu durum, vücudumuzun içinde, vücudumuza zarar vermeden bir kıvılcım yaratamayacağımız için başta bir sorun gibi görünebilir. Neyse ki tepkimenin aktivasyon enerjisini azaltarak tepkime hızını arttırmak mümkündür. Tepkimeyi aktivasyon enerjisini azaltarak hızlandırma sürecine katalizleme, aktivasyon enerjisini azaltmak için eklenen etmene de katalizör denir. Biyolojik katalizörler enzim olarak adlandırılırlar, bu konuyu bir sonraki bölümde detaylıca inceleyeceğiz.

Tartışmaya katılmak ister misiniz?

Henüz gönderi yok.
İngilizce biliyor musunuz? Khan Academy'nin İngilizce sitesinde neler olduğunu görmek için buraya tıklayın.