Forståelse af aktiveringsenergi i jod-urreaktionen

Af Jack Brubaker, opdateret 30. august 2022

Billedkredit:Apiwan Borrikonratchata/iStock/GettyImages

Jod-ur-reaktionen er en klassisk demonstration, der bruges af gymnasieelever og kemistuderende til at visualisere principperne for kemisk kinetik. I denne reaktion oxiderer hydrogenperoxid iodid til jod. Jodet reagerer derefter med thiosulfat, indtil thiosulfatet er forbrugt. Når thiosulfatet er opbrugt, gør en stivelsesindikator opløsningen til en dyb blå farve, hvilket markerer tidspunktet for "uret".

Hvad er aktiveringsenergi?

Enhver kemisk transformation kræver brydning af bindinger i reaktanterne. Den energi, der skal tilføres for at nå denne overgangstilstand, er kendt som aktiveringsenergien (Ea). Mens en reaktion kan være termodynamisk gunstig – producerer produkter med lavere samlet energi – er reaktionshastigheden styret af Ea.

Sådan måler du aktiveringsenergi

For at bestemme Ea måler man hastighedskonstanten (k) ved flere temperaturer. Plotning af den naturlige logaritme af k mod den reciproke af den absolutte temperatur (1/T, med T i Kelvin) skulle producere en ret linje. Hældningen af denne linje er lig med –Ea/R, hvor R er den ideelle gaskonstant (8,314 Jmol⁻¹K⁻¹).

Aktiveringsenergi af jod-ur-reaktionen

For jod-ur-systemet giver lnk versus 1/T plottet en hældning på cirka –6230. Brug af forholdet –Ea/R=–6230 giver en aktiveringsenergi på omkring 51,8kJmol⁻¹ (51800Jmol⁻¹). Denne værdi afspejler den energibarriere, der skal overvindes, for at iodidoxidationen og det efterfølgende thiosulfatforbrug kan fortsætte.