Reazioni chimiche e velocità di reazione

Di Micaela Bonito.

Riassunto di chimica sulle reazioni chimiche: molecolarità, velocità di reazione e influenza della temperatura, equazione di Boltzmann e di Arrhenius

Reazioni chimiche e velocità di reazione
Reazioni chimiche e velocità di reazione — Fonte: istock

MOLECOLARITA' DI UNA REAZIONE CHIMICA

Molecolarità ed ordine di reazione chimica:

Data una reazione generica

aA + bB → cC + dD

a temperatura costante, la velocità di reazione (V) è data dalla generica formula

V = k [A]a’ [B]b’

dove a’ e b’ sono dei valori numerici che non corrispondono necessariamente con i coefficienti a e b della reazione.

La molecolarità di una reazione indica il numero di molecole reagenti che devono complessivamente interagire fra loro per dar luogo alla reazione e si ottiene sommando i coefficienti stechiometrici a e b.
L’ordine di reazione riflette l’influenza, sulla velocità, delle concentrazioni dei reagenti ed è dato dalla somma degli esponenti a’ e b’ che soddisfano l’equazione cinetica. Un parametro importante per stabilire l’ordine di reazione è il tempo di dimezzamento (t1/2), definito come il tempo necessario affinché la concentrazione dei reagenti diventi la metà di quella iniziale.

Reazioni di ordine zero: Data la reazione generica A → B Se l’equazione cinetica ha la forma

Reazioni di ordine zero
Reazioni di ordine zero

l’ordine della reazione è zero. In questo caso, la velocità della reazione non dipende dalla concentrazione.

Reazioni di primo ordine: Se per una reazione generica A → B l’equazione cinetica assume la forma

Reazioni di primo ordine
Reazioni di primo ordine

si parla di una reazione di primo ordine. In questo caso la velocità di reazione diminuisce con l’aumentare del tempo di reazione (t).

Reazioni di secondo ordine:
Per una generica reazione A + B → C + D, l’equazione cinetica è data da

Reazioni di secondo ordine
Reazioni di secondo ordine

Poiché la somma degli esponenti di A e di B è uguale a 2, la reazione è di secondo ordine.

TEMPERATURA E VELOCITA' DI REAZIONE

Velocità di reazione
Velocità di reazione

La velocità di reazione è un fenomeno direttamente proporzionale alla temperatura, infatti con l’aumentare della temperatura, aumenta anche la probabilità che vi siano urti efficaci tra le molecole. L’energia totale posseduta dalle molecole è connessa ai loro moti di traslazione, di rotazione, di vibrazione. Questa energia aumenta con l’aumentare della temperatura secondo l’equazione Ecin =Dove m è la massa, la velocità media delle molecole, T è la temperatura assoluta e R la costante universale dei gas.

Equazione di Boltzmann
Equazione di Boltzmann

Equazione di Boltzmann: Indicando con E un certo valore di energia, il numero NE di molecole che posseggono un’energia eguale o superiore ad E è dato dalla formula.

Equazione di Arrhenius
Equazione di Arrhenius

Equazione di Arrhenius: La relazione tra temperatura e velocità di reazione è data dalla equazione in cui k è la costante cinetica, A è una costante per ciascuna reazione (Costante di Arrhenius) e Ea è il minimo valore di energia che le molecole devono possedere affinché un loro urto dia origine a reazione (Energia di Attivazione).