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Chimica generale - la cinetica chimica

Appunti di Chimica generale per l'esame della professoressa Casula. Gli argomenti trattati sono i seguenti: la cinetica chimica, la termodinamica, la variazione di concentrazione, la velocità istantanea, la velocità di reazione media, l’unità di misura della velocità.

Esame di Chimica generale docente Prof. F. Casula

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ESTRATTO DOCUMENTO

Legge cinetica per una generica equazione

a b c d

A + B + … . C + D +..

m n

k [B] … .

v = [A]

costante di velocità m + n =

ordine di reazione ordine totale di

(empirico) reazione

costante di velocit

à m,n,

La e gli esponenti

della legge cinetica vengono determinati

sperimentalmente (

ad una temperatura T)

Esempi

Sintesi dell’acido iodidrico

• →

H +I 2HI

=

2 2

[H ][I ]

v k 2 2

Sintesi dell’acido bromidrico

• →

H +Br 2HB

r

2 2

= 1/2

[H ][Br ]

+

2 2

v k [Br ] '[H

Br ]

k

2

La relazione tra concentrazione dei reagenti e velocità di

reazione è espressa da una equazione chiamata

equazione o legge cinetica.

cinetica

La legge cinetica di una reazione è una relazione

empirica che lega la velocità alla concentrazione delle

specie chimiche.

= ([ ],[ ],...)

v f C C

1 2

Fattori che possono influenzare la velocità di reazione:

natura dei reagenti

• la [lo stato fisico, la natura dei legami, il grado di

suddivisione, fasi omogenee/eterogenee]

concentrazione dei reagenti

• la (incide sul numero delle collisioni

possibili)

temperatura

• la (incide sul numero di urti efficaci)

catalizzatori

• i (fanno aumentare la velocità)

natura dei reagenti

Effetto della concentrazione:

Reagenti Prodotti

La velocit à iniziale dipende

dalla concentrazione dei reagenti

.

K

Costante cinetica e temperatura

k m n

v = [A] [B] … .

* La costante cinetica di una reazione dipende

⎯⎯

dalla temperatura: k

A+B P

** L’interpretazione della dipendenza dalla temperatura della

costante cinetica di una reazione richiede l’applicazione di

concetti molecolari molecolare

**Interpretazione

Una reazione chimica avviene a livello molecolare come

1. Collisione tra molecole di reagenti

Perché una reazione avvenga le molecole devono collidere

secondo opportuna orientazione (Teoria delle collisioni o

degli urti)

2.

3. Interpretazione

** molecolare

Non tutti gli urti sono

• EFFICACI, ovvero le

molecole devono avere

una Energia cinetica

minima sufficiente ad

innescare la reazione

ed una corretta

orientazione.

TEORIA DELLE COLLISIONI

La teoria delle collisioni rappresenta un insieme di affermazioni che forniscono

le condizioni necessarie affinché si verifichi una data reazione chimica

perché si verifichi una certa reazione le

1. Collisioni molecolari:

molecolari

particelle dei reagenti devono interagire, ovvero urtarsi tra loro.

perché la collisione sia efficace le

2. Energia di attivazione:

attivazione

particelle che si urtano devono possedere una quantità minima

di energia, chiamata energia di attivazione.

durante la collisione, le particelle devono trovarsi

3. Orientamento:

Orientamento

nel giusto orientamento, a meno che non si tratti di atomi o di

molecole di piccole dimensioni e simmetriche

molecolare

**Interpretazione

Una reazione chimica avviene a livello molecolare come

(Teoria delle collisioni)

1. Collisione tra molecole di reagenti (Teoria dello stato di transizione)

2. Formazione di un complesso attivato

3. Trasformazione del complesso attivato nei prodotti

Interpretazione molecolare

**

• Solo se le molecole che si incontrano hanno un’energia sufficiente a

stato di transizione

raggiungere lo può avvenire la reazione che

porta ai prodotti.

situazione a più alta energia rispetto ad A

L’energia necessaria a superare la

• barriera (E : energia di attivazione)

a

tra reagenti e prodotti deriva

dall’energia delle molecole che

entrano in collisione.

** Interpretazione molecolare

L’energia di attivazione è l’energia necessaria che le molecole

• devono possedere per raggiungere lo stato di transizione.

La coordinata di reazione descrive il “cammino” (avanzamento

• che le molecole dei reagenti devono seguire per

della reazione)

trasformarsi in prodotti.

# #

E E

E

a E

a

•La frequenza delle collisioni dipende dalla concentrazione

e dalla temperatura

Effetto della temperatura sul numero di molecole

che hanno energia cinetica maggiore di E

a

•La frequenza delle collisioni dipende dalla concentrazione

e dalla temperatura

Due reazioni: E <E

a1 a2 Ad ogni temperatura, la

(area

frazione di molecole

rossa) con energia superiore

ad E è maggiore della

a1 (area verde)

frazione con

energia superiore ad E .

a2

Pertanto, per la reazione 1

(con E ) è maggiore il

a1

numero degli urti efficaci.

k1

Questo comporta che la reazione 1 ha una costante di velocità più grande di quella

della reazione 2.

Minore è il valore di E , maggiore è il valore di k

a

e maggiore è la velocit

à della reazione

(a parit

à degli altri parametri)

legge di Arrhenius

*Effetto della descrive la

La

dipendenza dalla temperatura della costante

temperatura cinetica di una reazione elementare

= E a E

RT a

k A e -

lnk = lnA RT

Uguale alla frazione di urti con

orientazione favorevole quando le

concentrazioni dei reagenti sono 1M Svante August Arrhenius

Wijk (Svezia), 1859 –

Stoccolma, 1927

= E a

RT

k A e

→E →

/RT diminuisce -E /RT aumenta

Se T aumenta a a

La reazione -Ea/RT

k aumenta e aumenta

diventa più

veloce


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DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in farmacia
SSD:
Università: Cagliari - Unica
A.A.: 2013-2014

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher nunziagranieri di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Chimica generale e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Cagliari - Unica o del prof Casula Francesca.

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