ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างพลังงานกระตุ้นและพลังงานธรณีประตูคือพลังงานกระตุ้นอธิบายความแตกต่างของพลังงานที่อาจเกิดขึ้นระหว่างสารตั้งต้นและสารเชิงซ้อนที่ถูกกระตุ้นในขณะที่พลังงานธรณีประตูอธิบายพลังงานที่สารตั้งต้นต้องการเพื่อชนกันสำเร็จเพื่อสร้าง เปิดใช้งานคอมเพล็กซ์
พลังงานคือความสามารถในการทำงาน หากมีพลังงานเพียงพอ เราก็สามารถใช้พลังงานนั้นทำงานที่เราปรารถนาได้ ในวิชาเคมี งานนี้อาจเป็นปฏิกิริยาเคมีหรือปฏิกิริยานิวเคลียร์ก็ได้ พลังงานกระตุ้นและพลังงานธรณีประตูเป็นคำศัพท์สองคำที่เราใช้ในเคมีเพื่อกำหนดพลังงานสองรูปแบบที่แตกต่างกัน
พลังงานกระตุ้นคืออะไร
พลังงานกระตุ้นคือพลังงานรูปแบบหนึ่งที่เราจำเป็นต้องกระตุ้นปฏิกิริยาเคมีหรือนิวเคลียร์หรือปฏิกิริยาอื่นๆ ส่วนใหญ่แล้ว เราวัดรูปแบบพลังงานนี้เป็นหน่วยกิโลจูลต่อโมล (kJ/mol) รูปแบบของพลังงานนี้เป็นอุปสรรคด้านพลังงานที่อาจเกิดขึ้นซึ่งช่วยหลีกเลี่ยงปฏิกิริยาเคมีไม่ให้คืบหน้า ซึ่งหมายความว่าจะป้องกันไม่ให้สารตั้งต้นเปลี่ยนเป็นผลิตภัณฑ์ นอกจากนี้ เพื่อให้เกิดปฏิกิริยาเคมีในระบบเทอร์โมไดนามิกส์ ระบบควรมีอุณหภูมิสูงเพียงพอสำหรับให้สารตั้งต้นมีพลังงานเท่ากับหรือมากกว่าอุปสรรคพลังงานกระตุ้น
รูปที่ 01: อัตราการเกิดปฏิกิริยาในกรณีที่ไม่มีตัวเร่งปฏิกิริยา
หากระบบได้รับพลังงานเพียงพอ อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม ในบางกรณี อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะลดลงเมื่อเราเพิ่มอุณหภูมิ นี่เป็นเพราะพลังงานกระตุ้นเชิงลบ เราสามารถคำนวณอัตราการเกิดปฏิกิริยาและพลังงานกระตุ้นโดยใช้สมการอาร์เรเนียส เป็นดังนี้:
K=เอ๋-Ea/(RT)
โดยที่ k คือสัมประสิทธิ์อัตราการเกิดปฏิกิริยา A คือตัวประกอบความถี่ของปฏิกิริยา R คือค่าคงที่แก๊สสากล และ T คืออุณหภูมิสัมบูรณ์ จากนั้น Ea คือพลังงานกระตุ้น
นอกจากนี้ ตัวเร่งปฏิกิริยาคือสารที่สามารถลดอุปสรรคพลังงานกระตุ้นสำหรับปฏิกิริยาได้ มันทำได้โดยการปรับเปลี่ยนสถานะการเปลี่ยนแปลงของปฏิกิริยา นอกจากนี้ ปฏิกิริยาจะไม่กินตัวเร่งปฏิกิริยาในขณะที่ดำเนินปฏิกิริยา
พลังงานเกณฑ์คืออะไร
พลังงานธรณีประตูคือพลังงานขั้นต่ำที่อนุภาคคู่หนึ่งต้องมีจึงจะเกิดการชนได้สำเร็จคำนี้มีประโยชน์อย่างมากในฟิสิกส์อนุภาคมากกว่าในวิชาเคมี ในที่นี้ เราพูดถึงพลังงานจลน์ของอนุภาค การชนกันของอนุภาคนี้ก่อให้เกิดปฏิกิริยาเชิงซ้อน (ระดับกลาง) ของปฏิกิริยา ดังนั้นพลังงานธรณีประตูจึงเท่ากับผลรวมของพลังงานจลน์และพลังงานกระตุ้น ดังนั้น รูปแบบของพลังงานนี้จะเท่ากับหรือมากกว่าพลังงานกระตุ้นเสมอ
พลังงานกระตุ้นและพลังงานเกณฑ์ต่างกันอย่างไร
พลังงานกระตุ้นคือพลังงานรูปแบบหนึ่งที่เราจำเป็นต้องกระตุ้นปฏิกิริยาเคมีหรือนิวเคลียร์หรือปฏิกิริยาอื่นๆ มันอธิบายความแตกต่างของพลังงานที่อาจเกิดขึ้นระหว่างสารตั้งต้นและสารเชิงซ้อนที่ถูกกระตุ้น นอกจากนี้ ค่าของมันจะเท่ากับหรือต่ำกว่าพลังงานธรณีประตูของระบบเทอร์โมไดนามิกเดียวกันเสมอ ในทางกลับกัน พลังงานธรณีประตู เป็นพลังงานขั้นต่ำที่อนุภาคคู่หนึ่งต้องมีเพื่อให้เกิดการชนที่ประสบความสำเร็จ อธิบายพลังงานที่สารตั้งต้นต้องการเพื่อให้เกิดการชนกันเพื่อสร้างสารเชิงซ้อนที่กระตุ้นสำเร็จนอกจากนั้น ค่าของพลังงานนี้จะเท่ากับหรือมากกว่าพลังงานกระตุ้นของระบบเทอร์โมไดนามิกเดียวกันเสมอ อินโฟกราฟิกด้านล่างแสดงความแตกต่างระหว่างพลังงานกระตุ้นและพลังงานธรณีประตูในรูปแบบตาราง
สรุป – พลังงานกระตุ้นเทียบกับพลังงานเกณฑ์
เราสามารถกำหนดทั้งพลังงานธรณีประตูและพลังงานกระตุ้นสำหรับระบบอุณหพลศาสตร์ ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างพลังงานกระตุ้นและพลังงานธรณีประตูคือพลังงานกระตุ้นอธิบายความแตกต่างของพลังงานที่อาจเกิดขึ้นระหว่างสารตั้งต้นและสารเชิงซ้อนที่ถูกกระตุ้นในขณะที่พลังงานธรณีประตูอธิบายพลังงานที่สารตั้งต้นต้องการเพื่อชนกันเพื่อสร้างคอมเพล็กซ์ที่ถูกกระตุ้น