DSCN6185 (Kopiowanie)

OlOlOgia - n/ieiyn

Ale dlaczego w takim razie oba procesy w przyrodzie nie zachodzą zupełnie spontanicznie) Sproszkowana glukoza przecież całymi latami może leżeć w otwartej cukiernicy i nie rozpadnie^ na H,0 i CO,. Szklanka wody sodowej (przesyconej C0₂) wystawiona nawet na kilkadziesiąt godzin naświetlania promieniami słonecznymi nie stanie się źródłem glukozy (o ile nie rozwiną się w niej rośliny). Żeby to zrozumieć, musimy zatrzymać się na chwilą nad pojęciem energii aktywaęjj.

Zgodnie z naszymi dzisiejszymi wyobrażeniami wszystkie cząsteczki są w ruchu, a więc posiadają pewną energię kinetyczną. Ruch olbrzymiej liczby cząsteczek w określonej przestrzeni powoduje ich ciągłe wzajemne zderzanie się. Cząstki o małej energii kinetycznej odbijają się od siebie jak piłki; Jednak silne zderzenie cząstek o bardzo dużej energii może spowodować swego rodzaju „katastrofę”, może sprawić, że siły spajające dotąd cząsteczki zostaną rozerwane i tym samym powstaną warunki do wytworzenia nowego układu sił. Reagujące cząstki muszą jednak posiadać dużą energię kinetyczną.

Najmniejszą ilość energii kinetycznej, jaką cząstka musi posiadać, aby jej zderzenie z inną cząstką spowodowało powstanie nowego układu, nazywamy energią aktywacji

Czasem o możliwości powstania nowego układu decyduje sposób zderzenia cząstek. Jak to pokazano na ryc. 5-6, dwie cząsteczki o przeciętnej energii kinetycznej mogą w wyniku zderzenia wytworzyć nowy związek, jeżeli zderzą się odpowiednimi „miejscami”.

ZHI —►2H+2I

Ryc. 5-6. Reakcja rozpadu jodowodoru według podanego zapisu zachodzi dość łatwo, gdy cząsteczki jodowodoru zderzą się w takim ustawieniu, jak na rys. a. Natomiast molekuły o takiej samej energii kinetycznej, zderzające się inaczej (np. tak jak na rys. b) nie powodują reakcji chemicznej. Dla efektywnego zderzenia w ten sposób, jak na rys. b cząsteczki musiałyby mieć wielokrotnie większą energię kinetyczną.

We wciąż omawianej przez nas reakcji:

CH„0+60, |=ł 6CO- + 6H.O

zachodzą procesy redukcji i utleniania. Redukcja to przyłączenie elektronu przez atom lub cząsteczkę utlenianiem nazywamy proces oddania elektronu. W przyrodzie oba te procesy są sprzężone, tzn. zawsze zachodzą razem (jeden składnik się utlenia, drugi redukuje). W przytoczonym równaniu tlen jest utlaniaczem - utlenia węglowodan do dwutlenku węgla, sam zaś redukuje się do cząsteczek wody. Aby odebrać elektrony tlen musi zatem „zaatakować” glukozę, czyli włożyć pewną energię (właśnie energię aktywacji) w rozbicie jej struktury. Jeżeli zderzenie jest efektywne, to układ ulega przegrupowaniu, co z kolei powoduje wyzwolenie energii. Przebieg tego procesu w czasie przedstawia wykres na ryc. 5-7.

czas

Ryc. 5-7. Przebieg reakcji chemicznej bez katalizatora (lida ciągła) i w obecności katalizatora (linia przerywana¹ S - substrat; S_ - substrat aktywowany: P - produkt: E, - energia aktywacji bez katalizatora; E, - energia aktyw*!¹ w obecności katalizatora; ACi - przyrost energii swobodno układu; T,- T₀ - czas przebiegu reakcji boz katalizatora