Concetti Chiave
- La velocità di reazione misura quanto rapidamente avviene una reazione chimica, variando dalla rapidità esplosiva della nitroglicerina alla lentezza della formazione di stalattiti.
- La velocità di reazione è definita dalla variazione della concentrazione di prodotti o reagenti in un dato intervallo di tempo ed è una grandezza intensiva.
- La velocità di reazione non è costante: inizia alta e tende a diminuire verso la fine della reazione.
- Le reazioni chimiche richiedono collisioni molecolari con orientamento appropriato ed energia sufficiente per superare l'energia di attivazione.
- Lo stato di transizione è uno stadio intermedio caratterizzato dalla formazione di un complesso attivato, dove legami si rompono e si formano nuovi.
La velocità di reazione
E’ per quanto tempo dura una reazione chimica. Una reazione veloce è quella comune a tutti gli esplosivi dalla nitroglicerina al tritolo. Si hanno liberazione di grandi volumi di gas caldi quasi istantaneamente con esiti disastrosi.
La crescita delle stalattite e delle stalagmite è il risultato di una trasformazione chimica molto lenta; la trasformazione del bicarbonato di calcio (solubile) in bicarbonato di calcio insolubile, acqua e biossido di carbonio.
La velocità di reazione è la variazione della concentrazione di prodotto Δ
o di reagente Δ[R] nell’intervallo di tempo Δt.
ν = Δ
= - Δ[R]
Δt Δt
La velocità di reazione è una grandezza intensiva, cioè non dipende dalla massa del sistema, essa è identica in una sola goccia di soluzione o in un volume più grande della stessa soluzione.
Le parentesi quadri indicano le concentrazioni molari.
Durante una reazione chimica, la velocità di reazione non è costante.
Fattori che influenzano le reazioni
Perché avvenga una reazione devono verificarsi contemporaneamente tre fattori:
1. che si verifichi un certo numero di urti tra le molecole dei reagenti;
2. che le collisioni avvengano con una orientazione appropriata;
3. che l’energia sia sufficiente a effettuare la trasformazione.
Se una di queste condizioni viene a mancare non ci sarà reazione.
Per quanto riguarda la prima condizione si può aumentare il numero di molecole o di ioni dei reagenti nell’unità di volume, infatti concentrazioni più alte determinano una maggior frequenza di urti. Anche l’aumento della temperatura che aumenta la velocità media delle particelle intensifica la frequenza degli urti.
Per la seconda condizione occorre che gli urti siano efficaci, infatti non tutti gli urti portano ad una reazione. Alcune molecole si colpiscono con l’orientamento sbagliato, altre posseggono energia cinetica insufficiente o ruotano troppo velocemente (urti non efficaci).
Per aumentare la percentuale di urti efficaci occorre:
1. Orientamento corretto
2. Sufficiente energia di collisione
Occorre fornire alle molecole sufficiente energia cinetica (energia di attivazione) che è l’energia minima che occorre per iniziare una reazione, rompendo alcuni dei legami dei reagenti.
L’energia di attivazione è quindi una barriera da superare (es. quando si accende il gas delle cucine con l’accendino si fornisce l’energia per innescare la reazione, aumento di temperatura).
Lo stato di transizione è una fase intermedia della reazione, in cui i legami tra i reagenti si stanno rompendo e si stanno formando quelli tra i prodotti. A livello molecolare, a questo stadio corrisponde la formazione di un composto intermedio chiamato complesso attivato.
Domande da interrogazione
- Che cos'è la velocità di reazione?
- Quali sono i fattori che influenzano le reazioni chimiche?
- Come si può aumentare la frequenza degli urti tra le molecole dei reagenti?
- Cos'è l'energia di attivazione e quale ruolo gioca in una reazione chimica?
La velocità di reazione è la variazione della concentrazione di prodotto o di reagente nell'intervallo di tempo, ed è una grandezza intensiva che non dipende dalla massa del sistema.
I fattori che influenzano le reazioni chimiche includono il numero di urti tra le molecole, l'orientazione appropriata delle collisioni e l'energia sufficiente per effettuare la trasformazione.
Si può aumentare la frequenza degli urti aumentando la concentrazione dei reagenti o la temperatura, che intensifica la velocità media delle particelle.
L'energia di attivazione è l'energia minima necessaria per iniziare una reazione, rompendo alcuni legami dei reagenti, ed è una barriera da superare per avviare la reazione.
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