活化能是化学反应进行所需的能量。下面的示例问题演示了如何根据不同温度下的反应速率常数确定反应的活化能。

活化能问题

观察到二级反应。在3摄氏度时的反应速率常数为8.9 x 10-3 L/mol，在35摄氏度时为7.1 x 10-2 L/mol。这个反应的活化能是多少？

解决方案

活化能可使用以下方程式确定：ln（k2/k1）=Ea/Rx（1/T1-1/T2），其中Ea=反应的活化能，单位为J/molR=理想气体常数=8.3145 J/K·molT1，T2=绝对温度（单位为开尔文），k1和k2=T1和T2处的反应速率常数

步骤1：将温度从摄氏度转换为开尔文=摄氏度+273.15T1=3+273.15T1=276.15 KT2=35+273.15T2=308.15开尔文

第二步-找到Ealn（k2/k1）=Ea/rx（1/T1-1/T2）ln（7.1 x 10-2/8.9 x 10-3）=Ea/8.3145 J/K·mol x（1/276.15 K-1/308.15 K）ln（7.98）=Ea/8.3145 J/K·mol x 3.76 x 10-4 K-12.077=Ea（4.52 x 10-5 mol/J）Ea=4.59 x 104 J/molor，单位为kJ/mol，（除以1000）Ea=45.9/mol

答：该反应的活化能为4.59 x 104 J/mol或45.9 kJ/mol。

如何使用图表找到活化能

计算反应活化能的另一种方法是绘制lnk（速率常数）与1/T（开尔文温度的倒数）的关系图。该图将形成一条直线，由以下等式表示：

其中m是直线的斜率，Ea是活化能，R是理想气体常数8.314 J/mol-K。如果以摄氏度或华氏度为单位进行温度测量，请记住在计算1/T并绘制图表之前将其转换为开尔文。

如果要绘制反应能量与反应坐标的关系图，反应物和产物的能量之差为ΔH，而过剩能量（曲线中高于产物的部分）为活化能。

请记住，虽然大多数反应速率随温度升高而升高，但在某些情况下，反应速率随温度降低。这些反应具有负活化能。所以，虽然你应该期望活化能是一个正数，但要知道它也可能是负数。

谁发现了活化能？

瑞典科学家Svante Arrhenius于1880年提出“活化能”一词，以定义一组化学反应物相互作用并形成产物所需的最小能量。在一张图中，活化能被绘制为势能的两个最小点之间的势垒高度。最低点是稳定反应物和产物的能量。

即使是放热反应，如燃烧蜡烛，也需要能量输入。在燃烧的情况下，一根点燃的火柴或极热会启动反应。从那里，反应产生的热量提供能量使其自我维持。