Appunti Ingegneria sanitaria-ambientale

STECHIOMETRIA E CINETICA DELLE REAZIONI

Una classificazione delle reazioni chimiche può essere fatta basandosi sul numero dei fasi che prendono parte alle reazioni e vi sono:

• REAZIONI ETEROGENEE: avvengono in corrispondenza della superficie di separazione (detta interfaccia) tra almeno due fasi diverse (esempio reazioni liquido/solido).
• REAZIONI OMOGENEE: avvengono tra specie all'interno della stessa fase, solida, liquida o gassosa.

Se si considerano le reazioni omogenee si definiscono:

• REAZIONI SEMPLICI: rappresentabili utilizzando una unica equazione stechiometrica e da una unica equazione cinetica.
• REAZIONI MULTIPLE: la cui rappresentazione richiede una pluralità di stechiometriche e di cinetiche.

1. Reazioni in serie: la trasformazione dei reagenti in prodotti avviene passando attraverso fasi intermedie:R → I → P
2. Reazioni in parallelo: in cui più di una reazione avvengono nello stesso reagente secondo stadi: COMPETITIVE INDIPENDENTI SERIE E PARALLELO P1 R1 → P1 R1 + R2 → P1 R → R2 → P2 R2 + P1 → P2 P2

Per Reazione elementare si intende una reazione in cui esiste una corrispondenza fra la sua stechiometria ed il termine dell'equazione cinetica dipendente delle composizioni.

REAZIONE REVERSIBILE: reazioni in cui si può avere il passaggio dai reagenti ai prodotti e da prodotti a reagenti.

REAZIONE IRREVERSIBILE: non si può tornare allo stato iniziale della reazione.

Stechiometria e cinetica delle reazioni

Una classificazione delle reazioni chimiche può essere fatta basandosi sul numero delle fasi che prendono parte alle reazioni. Vi sono:

• Reazioni eterogenee: avvengono in corrispondenza della superficie di separazione (detta interfaccia) tra almeno due fasi diverse (esempio: reazioni liquido/solido).
• Reazioni omogenee: avvengono tra specie all’interno della stessa fase (solida, liquida o gassosa).

Se si considerano le reazioni omogenee si definiscono:

• Reazioni singole: rappresentabili utilizzando un'unica equazione stechiometrica e da un'unica equazione cinetica.
• Reazioni multiple: la cui rappresentazione richiede una pluralità di stechiometriche e di elementi.

1. Reazioni in serie: la trasformazione dei reagenti in prodotti avviene passando attraverso fasi intermedie.
2. Reazioni in parallelo: in cui più di una reazione avviene con lo stesso reagente secondo stadi:

• Competitivi
• Indipendenti
• Serie e parallelo

Per reazione elementare si intende una reazione in cui esiste una corrispondenza fra lo stadio atomistico ed il termine dell'equazione cinetica dipendente dalla composizione.

• Reazione reversibile: reazioni in cui è possibile il passaggio da reagenti a prodotti e da prodotti a reagenti.
• Reazione irreversibile: non si può tornare allo stato iniziale della reazione.

velocità

di una reazione chimica che ha luogo in un sistema omogeneo è espressa dalla quantità di reagente consumata nell'unità di tempo e nell'unità di volume del sistema reagente.

_A = numero di moli della generica specie A

V = volume all'interno del quale ha luogo la reazione.

C_A = N_AV = la concentrazione molare

Supponendo che le reazioni avvengono a volume costante (dV/dt = 0)

REAZIONI OMOGENEE

La velocità di reazione è pari alla variazione della concentrazione nel tempo: r_A = ± dC_A/dt

REAZIONI ETEROGENEE

La velocità di reazione è la variazione nel tempo del numero di moli della specie considerata per unità di superficie: r_A = ± 1/S dN_A/dt

S è l'area della superficie di interfaccia

Considerato un reagente, la velocità di reazione è funzione delle variabili di stato del sistema considerato: r_A = ± 1/V dN_A/dt = f (temp. pess. compos.)

per sistemi in equilibrio r_A = f (temp. compos.)

Per molte reazioni termini dell’eq. cinetica della temperatura e delle composizioni sono completamente separati. L’una dall’altro, quindi:

_{τA = K g (composizione)}

dove K = la costante di velocità

Reazione elementare

ν = - K C_A C_B (A + B → C)

Reazione non elementare

Σ k C_A^α C_B^&