a)

Układ I

 

Układ II 

 

b)

Energia aktywacji w układzie I wynosi 1200 kJ, a w układzie II- 800 kJ. Reakcja egzotermiczna przebiega w układzie II, jej efekt energetyczny wynosi -100 kJ. Reakcja endoenergetyczna przebiega w układzie I, jej efekt energetyczny wynosi 300 kJ. 

 

---

Wyjaśnienie:

Reakcje, w których układ oddaje energię do otoczenia, nazywane są egzoenergetycznymi. Ich efekt energetyczny, czyli zmiana entalpii (ΔH), ma wartość ujemną (ΔH < 0). Z kolei procesy, w których układ pobiera energię z otoczenia, to reakcje endotermiczne, charakteryzujące się dodatnią wartością entalpii (ΔH > 0). Efekt energetyczny reakcji to różnica między energią produktów i energią substratów:

$\Delta H=E_p-E_s$

gdzie:

ΔH - zmiana entalpii (efekt energetyczny reakcji),

E_p - energia produktów,

E_s - energia substratów.

Energia (bariera) aktywacji to minimalna ilość energii, jaką należy dostarczyć substratom, aby mogły utworzyć kompleks aktywny, umożliwiający zainicjowanie reakcji chemicznej i powstanie jej produktów. Stanowi ona różnicę między energią kompleksu aktywnego a energią substratów reakcji:

$E_a=E_k-E_s$

gdzie:

E_a - energia aktywacji,

E_k - energia kompleksu aktywnego,

E_s - energia substratów.

Poniżej znajdują się krzywe przebiegu procesów opisanych w zadaniu, z zaznaczeniem poziomów energii na podstawie których można odczytać energię aktywacji (Ea) oraz efekt energetyczny reakcji (ΔH):

Układ I

$\Delta H=500\mathrm{kJ}-200\mathrm{kJ}=300\mathrm{kJ}$

$E_a=1400\mathrm{kJ}-200\mathrm{kJ}=1200\mathrm{kJ}$

Układ II

$\Delta H=100\mathrm{kJ}-200\mathrm{kJ}=-100\mathrm{kJ}$

$E_a=1000\mathrm{kJ}-200\mathrm{kJ}=800\mathrm{kJ}$