Katalizör etkisi (Aktivasyon enerjisini düşürür)

Aşağıdaki grafik bir tepkimenin katalizörlü ve katalizörsüz haline ait potansiyel enerji-profil diyagramını göstermektedir. Grafiğe göre katalizörsüz tepkimenin aktivasyon enerjisi 100 kJ, katalizörlü tepkimenin aktivasyon enerjisi ise 60 kJ'dir. Katalizörlü tepkimenin, katalizörsüz tepkimeye göre kaç kat daha hızlı gerçekleştiğini bulunuz. (Not: Arrhenius denklemi sabitleri ihmal edilecektir. Hız oranı, aktivasyon enerjisi ile ters üstel ilişkilidir.)

💡 Bu soruda hız oranlarını karşılaştırmamız isteniyor. Arrhenius denklemine göre hız sabiti (k), e^(-E_a/RT) ile orantılıdır. Oranı k_{katalizörlü} / k_{katalizörsüz} = e^{[(E_{a,katalizörsüz} - E_{a,katalizörlü})/RT]} formülü ile buluruz.

• ➡️ Birinci adım: Aktivasyon enerjilerindeki farkı bulalım. ΔE_a = 100 kJ - 60 kJ = 40 kJ
• ➡️ İkinci adım: Arrhenius oran formülünü yazalım. Oran = e^{(40 / (RT))}. RT değerini 25°C (298 K) için yaklaşık 2.5 kJ/mol olarak alalım.
• ➡️ Üçüncü adım: Üssü hesaplayalım. 40 / 2.5 = 16
• ➡️ Dördüncü adım: e¹⁶ değerini hesaplayalım veya yaklaşık değerini bilelim. e¹⁶ ≈ 8.9 x 10⁶'dır.

✅ Sonuç: Katalizörlü tepkime, katalizörsüz tepkimeye göre yaklaşık 9 milyon kat daha hızlı gerçekleşir. Bu, katalizörün etkisinin ne kadar dramatik olabildiğini gösterir!