Очевидно, что его значения должны находиться в интервале от 0 до 1. При А = 1 все соударения оказываются эффективными. При А = 0 химическая реакция не протекает, несмотря на столкновение между молекулами реагентов.
Истинное значение множителя А для реакции обычно значительно меньше единицы, поскольку не всякое соударение молекул (даже обладающих энергией, равной или большей, чем Еа) обязательно приведёт к образованию продуктов. Столкнувшиеся активные молекулы могут не прореагировать по той причине, что не были должным образом сориентированы в пространстве друг относительно друга. Особенно сильно данный стерический фактор проявляется в превращениях биомолекул, где изменению (трансформации) подвергается лишь сравнительно небольшой их участок.
Соударение может быть неэффективным и из-за того, что перераспределение энергии внутри столкнувшихся молекул осуществляется без их химического изменения, т.е. без разрушения химических связей внутри них.
Энергию активации химической реакции (Еа) по физическому смыслу можно определить как тот избыток энергии, по сравнению со средней энергией неактивных молекул исходных веществ в реакционной системе при данной температуре, который им нужно сообщить, чтобы столкновения между ними привели к химической реакции.
Минимальный запас энергии, которым должны обладать молекулы для вступления в ту или иную реакцию, можно рассматривать как своеобразный энергетический барьер этой реакции.
Причём, чем он выше, тем меньшее число молекул способно его преодолеть. Зная общее число молекул в системе и величину энергии активации для данной реакции, количество таких активных молекул можно рассчитать по закону Максвелла-Больцмана
Na= No∙
где Na– число активных молекул, No – общее число молекул.
При протекании химической реакции число активных молекул вследствие их расходования уменьшается. Но при этом в результате столкновений между неактивными молекулами исходных веществ происходит перераспределение энергии, в результате чего доля активных молекул Na/Noнепрерывно восстанавливается и реакция не прекращается.
Величина энергии активации зависит от типа и прочности связей между атомами в молекулах исходных веществ и от характера взаимодействия, в которое они вступают. Таким образом, каждая химическая реакция характеризуется определённой величиной энергии активации. Её значение может быть меньше энергии разрыва связей в молекуле реагента, т.к. для того, чтобы молекула смогла провзаимодействовать, во многих случаях и не требуется полного разрыва связей, а достаточно лишь их ослабления.
Для большинства химических реакций величина Еа изменяется в пределах от 20 до 300 кДж/моль. Низкие значения энергии активации соответствуют высоким скоростям протекания реакции и наоборот.
Опытным путём было установлено, что если величина
Еа< 40 кДж/моль, то реакция протекает мгновенно; если величина Еа изменяется в пределах 40-120 кДж/моль, реакция идёт с измеримой скоростью; при Еа>120 кДж/моль скорость реакции становится очень малой.
Влияние величины энергии активации на скорость химической реакции рассматривается в рамках теории переходного состояния или активированного комплекса.
Она основана на предположении, что в ходе взаимодействия начальная конфигурация частиц реагентов переходит в конечную в результате непрерывного изменения межатомных расстояний.