Cinetica chimica

Cinetica chimica

11/01/2010

La cinetica chimica è lo studio della velocità con cui avvengono le reazioni.

Veloci anni milioni di anni.

La velocità di una reazione è la velocità con cui i reagenti si trasformano in prodotti.

Velocità di reazione = rapporto tra la variazione di concentrazione di una specie e il tempo impiegato da questa a verificarsi.

Reagente → prodotto.

Velocità = - Δ(concentrazione reagente) / Δ(tempo).

Velocità = Δ(concentrazione prodotto) / Δ(tempo).

Prof. E. Gallo 1.

Cinetica chimica e misura della velocità

La velocità di reazione viene determinata misurando l’intensità della colorazione della soluzione ad intervalli regolari.

L’intensità della colorazione è direttamente proporzionale alla concentrazione del colorante nella soluzione.

2 1 11/01/2010.

Velocità istantanea di reazione

aA + bB → cC + dD.

v = - 1/a Δ[A] / Δt = - 1/b Δ[B] / Δt = 1/c Δ[C] / Δt = 1/d Δ[D] / Δt.

0,0325 moli/l in 200 sec.

La velocità di reazione può cambiare durante l’intervallo di tempo considerato.

La concentrazione varia più velocemente all’inizio del periodo considerato.

0,0100 moli/l in 200 sec.

Prof. E. Gallo 3.

Definizione di velocità istantanea

La velocità istantanea di reazione è il coefficiente angolare della retta tangente alla curva della concentrazione rispetto al tempo che passa per il punto corrispondente al tempo di reazione considerato.

La velocità della reazione è proporzionale alla pendenza della retta tangente e varia con il procedere della reazione.

La velocità di decomposizione della penicillina dopo 5 settimane è più elevata di quella calcolata dopo 10 settimane.

⇓

La velocità diminuisce con il trascorrere del tempo.

Prof. E. Gallo 4.

2 11/01/2010.

Fattori che influenzano la velocità di reazione

• Natura dei reagenti.
• Concentrazione dei reagenti.
• Temperatura.
• Presenzaese a ddi catacatalizzatoriato.

Natura dei reagenti

Lo stesso composto può reagire più o meno velocemente a secondo della forma in cui si trova, es. un fil di ferro si ossida più facilmente di un blocco di ferro, la benzina prende fuoco più difficilmente dei suoi vapori.

Prof. E. Gallo 5.

Espressione della legge cinetica

Concentrazione dei reagenti

L’equazione matematica che correla la velocità alle concentrazioni dei reagenti è detta legge cinetica.

La legge cinetica si ottiene studiando come varia la velocità di reazione al variare della concentrazione dei componenti della reazione.

k = costante cinetica.

x e y sono determinati sperimentalmente.

aA + bB → cC + dD.

v = k[A]^x[B]^y.

x + y = ordine totale della reazione.

x e y non correlati a a e b.

• Deve essere determinata sperimentalmente.
• È riferita solo ad una specifica reazione.
• Non variai all variarei delled ll concentrazionit i i costante cinetica cinetica, k.
• Varia al variare della temperatura.
• Varia con la presenza di un catalizzatore, enzima.

La velocità di reazione dipende sempre dalla concentrazione di almeno uno dei composti coinvolti nella reazione.

Prof. E. Gallo 6.

3 11/01/2010.

Reazioni di primo ordine

La velocità istantanea calcolata all’inizio di una reazione è detta velocità iniziale.

La velocità iniziale è proporzionale alla concentrazione iniziale dei reagenti.

v iniziale = k[A] iniziale.

In un qualsiasi momento della reazione.

v = k[A].

Reazione di primo ordine.

Quando esiste una proporzionalità diretta tra la velocità di reazione e la concentrazione di un componente, la reazione è detta di primo ordine rispetto al quel componente.

Prof. E. Gallo 7.

Reazioni di secondo ordine

Nelle reazioni di secondo ordine rispetto ad un componente la velocità risulta proporzionale al quadrato della concentrazione di quel componente.

&ra