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CINETICA CHIMICA
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A + B C + DA + B C + DA + B C + DA + B C + D
si definisce velocità della reazione l'aumento della si definisce velocità della reazione l'aumento della concentrazione dei prodotti o la diminuzione della concentrazione dei prodotti o la diminuzione della concentrazione dei reagenti nell'unità di tempoconcentrazione dei reagenti nell'unità di tempo
V =V = - -d [A] [A]
d tt
d [B] [B]
d tt= -= -
d [C] [C]
d tt====
d [D][D]
d tt
Cinetica chimica studia la velocità con cui decorrono le reazioni chimiche
Velocità ■ è la variazione della concentrazione diviso il tempo impiegato per compiere la reazione ■ ha come unità di misura moli /(litri al secondo)
Per una generica reazione
V =V = - -d [A] [A]
d tt
d [B] [B]
d tt= -= -
d [C] [C]
d tt====
d [D][D]
d tt
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2 N2O5 4 NO2 + O2
300s 400s
N2O5 0,0119 0,010
NO2 0,0163
0,200
O2 0,0041 0,005
velocità media nell’intervallo 300-400 s
0,010 - 0.0119
400 - 300
Δ N2O5
Δt= = 1,9 x 10-5 moli/l/sec
- -
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La pendenza della tangente alla curva nel tempo t corrisponde alla velocità in quel particolare momento e viene detta velocità istantanea.
La velocità iniziale è data dalla pendenza della tangente alla curva a t = 0.
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H2 + Br2 → 2HBr
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E1 = energia di attivazione
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A-B
A
B
C
D
Se la reazione A + B → C + D comporta la collisionefra una molecola di A e una molecola di B, come faselenta del processo
Si chiama complesso attivato l’intermedio ad alta energia indicato con A-B
Ea
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Una reazione spontanea macon alta energia di attivazione avverrà lentamenteperché solo poche molecole avranno E › Ea
Ea
Ea
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Fattori che influenzano la velocità di reazione ■ Concentrazione dei reagenti■ Temperatura■ Presenza di catalizzatori
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Legge di velocità = espressione che correla la velocità alla concentrazione dei reagenti
V = k · [A]n [B]n
k è detta costante di velocità, è indipendente dalla concentrazione dei reagenti e dipende dal tipo di reazione e dalla temperatura
Ordine di reazione = somma degli esponenti con cui le concentrazioni delle specie chimiche compaiono nella legge di velocità
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V = k · [A]n [B]n
In un processo chimico che decorra in più stadi la tappa più lenta è quella che determina la velocità dell’intero processo.
I reagenti e relativi esponenti che compaiono nella legge di velocità NON corrispondono necessariamente a tutti i reagenti e relativi coefficienti stechiometrici che compaiono nella equazione di reazione bilanciata , ma solo a quelli della reazione elementare che limita la velocità dell’intero processo
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2A + B 2A + B →→ C + D C + D
Possibili meccanismi di reazione
A + B A + B →→ AB AB stadio lentostadio lento, limitante , limitante
AB + A → C + D stadio veloceAB + A → C + D stadio veloce
lo stadio più lento della reazione è quello che determina la velocità e quindi la legge di velocità
V = k · [A] [B]
reazione di primo ordine rispetto ad A,di primo ordine rispetto a B,di secondo ordine complessivamente
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2A + B 2A + B →→ C + D C + D
Possibili meccanismi di reazione
2A → A2 stadio lento
A2 + B → C + D stadio veloce
V = k · [A]2 reazione di secondo ordine rispetto ad A
2A + B → C + D unico stadio
V = k · [A]2 [B] reazione di secondo ordine rispetto ad A di primo ordine rispetto a B. di terzo ordine complessivamente
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V = k [NV = k [N22OO55]]V = k [NV = k [N22OO55]]
2N2O5 2N2O4 + O22N2O5 2N2O4 + O2
è di 1° ordine1° ordine perché sperimentalmentesperimentalmente si trova che :
L’ordine di una reazione viene determinato sperimentalmente:
una reazione viene definita di 1° ordine se la sua velocità risultasperimentalmente essere funzione lineare della concentrazione di un solo reagente.
la seguente reazione:
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Dai dati sperimentali riportati in tabella è evidente che la reazione èdi 2° ordine, in quanto la sua velocità si duplica sia quando vieneraddoppiata la concentrazione di A che quando viene raddoppiatala concentrazione di B. Si può anche dire che la reazione è di 1° ordine rispetto ad A e di 1° ordine rispetto a B.
V = k · [A] [B]V = k · [A] [B]
[A] [B] velocità(moli/litro) (moli/litro) (moli/litro/minuto) 0,2 0,3 0,10 0,4 0,6 0,40 0,2 0,6 0,20
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Dai dati sperimentali riportati in tabella è evidente che la reazioneè di 1° ordine, in quanto la sua velocità si dimezza quando vienedimezzata la concentrazione di A mentre non si raddoppia quandoviene raddoppiata la concentrazione di B.
V = k · [A]V = k · [A]
[A] [B] velocità(moli/litro) (moli/litro) (moli/litro/minuto) 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,05 0,2 0,2 0,1
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Fattori che influenzano la velocità di reazione ■ Concentrazione dei reagenti■ Temperatura■ Presenza di catalizzatori
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T1
T2
T2 > T1
il numero di molecole con energia superiore ad Eaaumenta con l’aumentare della temperatura
Ea
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Fattori che influenzano la velocità di reazione ■ Concentrazione dei reagenti■ Temperatura■ Presenza di catalizzatori
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Un catalizzatore
■ aumenta la velocità seguendo un diverso percorso di reazione caratterizzato da un più basso valore della energia di attivazione
■ interviene in piccolissime quantità
■ si ritrova inalterato al temine della reazione
inorganici aspecifici
organici (enzimi ) specificicatalizzatori
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Ea
Ea
due reazioni, alla stessa T
senza catalizzatore
con catalizzatore
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