La cinetica di reazione

Cinetica chimica di reazione

Università degli Studi di Napoli Federico II

Facoltà: Farmacia

Corso di Laurea: Chimica e Tecnologie Farmaceutiche

Esame: Chimica Generale e Inorganica

Docente: Gabriella D’Auria

Anno accademico: 2021-2022

Introduzione alla cinetica di reazione

I seguenti appunti approfondiscono il tema della cinetica di una reazione, definendo in particolare il significato di reazione all’equilibrio e di velocità di reazione. Si passa per la definizione di molecolarità, dei diversi tipi di trasformazioni discriminati sulla base della loro molecolarità e la teoria dello stato di transizione. Saranno riportati esempi sulle reazioni a singolo, a doppio stadio e soprattutto verranno ricavate con semplici calcoli le diverse equazioni che permettono di correlare la costante cinetica rispetto alle funzioni base della termodinamica (entalpia, entropia, energia libera) oltre che dalla temperatura. Gli appunti cercano di snellire al massimo il discorso per convenire immediatamente al succo dell’argomento. Non mancheranno poi considerazioni finali che riguarderanno un approccio pratico allo studio della cinetica di una reazione oltre che a riferimenti circa un'importante nozione facente parte degli studi della cinetica: i catalizzatori.

La velocità di reazione

La velocità di una reazione chimica corrisponde alla quantità di reagente o di prodotto che si consuma nell’unità di tempo. Sia data, ad esempio, la seguente reazione chimica:

N₂O₄ <-> 2NO₂

Considerata una determinata quantità di reagente iniziale, questa, trascorso un dato intervallo di tempo, tenderà a diminuire; al contrario, la quantità di prodotto, nulla all’istante t=0, tenderà ad aumentare. Essendo questa reazione all’equilibrio, le concentrazioni di reagente in diminuzione e di prodotto in aumento si pareggeranno. A questo punto, macroscopicamente, il sistema raggiunge una condizione di stasi, ma attraverso una osservazione microscopica è possibile evidenziare come le molecole di N₂O₄ continueranno a interagire per restituire NO₂ e viceversa. Il sistema sembra stabile perché la velocità diretta della reazione (Vd= reagenti->prodotti) ha eguagliato la velocità inversa (Vi = prodotti->reagenti) e quindi le concentrazioni di reagenti e prodotti si conservano nel tempo. Studiare però la cinetica di una reazione tenendo conto delle velocità all’equilibrio risulta essere un approccio inconcludente: ormai le concentrazioni delle specie interagenti nel sistema non variano più nel tempo e quindi non è possibile stabilire se quella data reazione raggiunge l’equilibrio o avviene in tempi più o meno rapidi.