Різницю енергій перехідного стану і вихідних речовин на­зивають енергією активації, або потенціальним бар'єром, реакції

Іншими словами, енергія активації — це найменша енергія, потрібна для такого послаблення зв'язків у вихідних молекулах, після якого енергія утворення нових зв'язків переважає затрати енергії для подальшого послаблення вихідних зв'язків. Утворення пере­хідного стану — процес енергетичне вигідніший, ніж повний розрив зв'язків у вихідних молекулах. Для більшості реакцій енергія активації менша за енергію, потрібну для розриву навіть найслабкішого зв'язку у вихідних молекулах.

Отже, у хімічному перетворенні можуть брати участь не всі молекули, а тільки так звані активні, тобто ті, що мають енер­гію, достатню для утворення перехідного стану.

Енергія активації DЕ_акт – важливая характеристика хімічних перетворень. Саме енергія активації затримує чи робить неможливими багато реакцій, які з точки зору термодинаміки можуть перебігати самочинно. Якщо б енергія активації для всіх реакцій дорівнювала нулю, то в природі відбувалася безлічь хаотичних хімічних, реакцій, для яких DG негативна. Так, вугілля і нафта при контактв з повітрям загоралися б, азот повітря і вода утворювали б розчин нітратної кислоти, живі б клітини зруйнувалися внаслідок гідролізу.

Таким чином, існування більшості молекул, кристалічних речовин і навіть живі клітини можливо тому, що процеси їх перетворення і руйнування пов’язані з подоланням значного енергетичного бар’єра.

Підвищення температури реагуючих часток внаслідок зростання швидкості молекул зумовлює зростання загальної енергії системи і відповідно збільшення відносного вмісту активних молекул, що рівноцінно зростанню швидксоті хімічної реакції. Вплив температури і енергії активації на швидкість хімічних реакцій можна виразити за допомогою залежності константи швидкості реакції k від температури Т і енергії активації Е_акт:

,

або у логарифмічній формі

де А – множник Арреніуса чи частотний фактор, пропорційний числу зіткнень молекул.

Якщо концентраці реагуючих речовин дорівнюють 1 моль/л, то рівняння Арреніуса надає можливість виразити залежність швидкості реакції від температури:

v .

Оскільки у рівнянні температура входить в показник ступеню, то швидкість хімічних реакцій в значній мірі залежить від зміни температури.

Експериментально встановлено, що залежність швидкості хімічної реакції від температури можна виразити у вигляді емпіричного правила Вант-Гоффа: з підвищенням температури на кожні 10 градусівшвидкість реакції зростає в 2-4 рази.

В математичній формі правило Вант-Гоффа записується так:

де D t – різниця (зростання) температур; v₁ – швидкість реакції до підвищення температури; v₂ – швидкість реакції після підвищення температури (при температурі t ₂); g - температурний коефіцієнт швидкості реакції (g=2…4).