活性化エネルギー

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触媒の有無に伴う活性化エネルギー(E_a)と生成エンタルピー(ΔH)の関係。最も高いエネルギー位置(頂点)は遷移状態を表す。触媒の存在下(赤の破線)では、遷移状態へ移行するために必要なエネルギー(活性化エネルギー,E_a)は減少し、その結果、反応の進行に必要なエネルギーは減少する。

活性化エネルギー(かっせいかエネルギー)とは、反応の出発物質の基底状態から遷移状態励起するのに必要なエネルギーである。アレニウスパラメータとも呼ばれる。活性化エネルギーが高いことを活性化障壁と表現することもある。

化学反応においては、出発物質と生成物のエネルギーに差がある場合には、最低限そのエネルギー差に相当するエネルギーを外部から受け取らなければならない。しかし、実際の反応においてはそれだけでは十分でない場合がほとんどで、二状態のエネルギー差以上のエネルギーを必要とする。大きなエネルギーを受け取ることで、出発物質は生成物のエネルギーよりも大きなエネルギーを持った遷移状態となり、遷移状態となった出発物質はエネルギーを放出しながら生成物へと変換する。これは発熱反応の場合にも当てはまり、たとえ出発物質よりも生成物のエネルギーの方が低いとしても、活性化エネルギーの壁を越えられなければ反応は進行しない。例えば炭素酸素常温常圧で混ぜても、それだけでは二酸化炭素などにならない。

なお適切な触媒があれば、反応に必要な活性化エネルギーを下げることが可能で、それにより反応が進みやすくなる。

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