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Concept
Énergie d'activation
Résumé
L'énergie d'activation est une notion introduite en 1889 par le scientifique suédois Svante August Arrhenius, après avoir constaté la loi empirique qui porte son nom et qui décrit l’évolution d’une vitesse de réaction chimique avec la température. Dans sa loi (voir ci-dessous), il apparaît un terme qui possède la dimension d’une énergie molaire et qu’il appelle énergie d’activation.
Le sens intuitif qui peut être donné à cette notion est celui d'une énergie qui doit être apportée à un système chimique pour que la réaction ait lieu. Cette énergie est de nature thermique.
Le sens théorique qui peut être donné à cette notion se réfère à l’équation d'Eyring qui découle d’un cadre théorique (et non de mesures empiriques). Dans la théorie d’Eyring (appelée théorie du complexe activé), l’énergie d’activation est l’enthalpie libre qui sépare l’énergie de l’état de transition et celle de l’état initial.
Cette énergie d'activation peut être diminuée, en utilisant un catalyseur.
L'expression de la loi d'Arrhenius fait apparaître l'énergie d'activation :
avec :
la constante de vitesse de la réaction (quand elle existe) ;
le facteur préexponentiel auquel Arrhenius ne donne pas de signification, appelé facteur de fréquence ;
(ou bien Ea) l'énergie d'activation en J·mol−1 ;
la constante universelle des gaz parfaits () ;
la température en kelvins.
Pour déterminer une énergie d'activation, il est nécessaire de déterminer la vitesse de la réaction en fonction de la température.
À partir des mesures à deux températures, le rapport des vitesses de réaction (donc des constantes de vitesses) fait disparaître le facteur préexponentiel et donne accès à . L'énergie d'activation est alors donnée par la relation
Il est plus précis de déterminer la vitesse à plusieurs températures et de faire un graphique de en fonction de . Selon la loi d'Arrhenius ce graphique est une droite de pente , alors .
Les valeurs trouvées sont normalement positives et correspondent aux barrières énergétiques que le système doit franchir en allant des réactifs aux produits.
Source officielle
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