化学自习室移动版

一、什么活化能(Activation Energy,Eₐ)？

活化能是指反应物分子转变为产物分子所需克服的最低能量壁垒。它等于反应物(或前一个中间态)能量与后续过渡态能量之间的差值。

物理意义：活化能决定了反应速率的快慢。活化能越高，能够越过能垒发生反应的分子比例越少，反应速率越慢；活化能越低，反应速率越快。

催化剂的核心作用就是通过改变反应路径(通常是提供表面吸附位点，促进键的断裂和形成)，显著降低关键步骤(特别是速率决定步骤)的活化能，从而加速反应。

如上面的反应历程图中虽没有直接画出差值箭头，但可以根据能量值计算各步骤的活化能。

如步骤1：N₂吸+3/2H₂吸→N吸+3H吸

①反应物吸附态能量：约-17kJ/mol(N₂吸+3/2H₂吸)

②过渡态1能量：约45kJ/mol

③活化能计算：Eₐ1=45-(-17)=+62kJ/mol

二、什么决速步骤？

速率决定步骤：通常活化能最高的步骤反应最慢，是控制总反应速率的步骤。在这个示意图中，步骤2"N吸+3H吸→NH吸+2H吸"的活化能Eₐ2=79kJ/mol最大，是决速步骤。

但以上面的反应历程图表中数据与实际情况有所差异，N≡N键能高约946 kJ/mol，断裂需克服的能量壁垒较高，实际N₂在催化剂表面的解离吸附是合成氨反应的速率控制步骤，这个是数据简化或模型假设所致，在此不做探讨。