Chimica - Cinetica chimica

La cinetica chimica è lo studio della velocità con la quale si svolgono le reazioni chimiche La cinetica chimica è lo studio della velocità con la quale si svolgono le reazioni chimiche. Velocità di reazione ed equazione cinetica Il concetto di velocità in chimica è lo stesso di tutte le altre branche della scienza, ossia la variazione di una proprietà rispetto al tempo. La velocità in chimica però è intesa come velocità di reazione. La velocità dipende dalla concentrazione dei reagenti, dalla temperatura e dai catalizzatori, che servono ad accelerare o decelerare la reazione. Con velocità di reazione si intende la variazione di concentrazione di uno dei reagenti o di uno dei prodotti, in rapporto al tempo impiegato. La concentrazione di una sostanza A la indichiamo con [A] che esprime la concentrazione di una data sostanza espressa in mol/L. Nello studio della velocità di reazione indicheremo la concentrazione di una data sostanza A con Ca, ossia la concetrazione attuale durante lo svolgersi di una reazione (essa quindi è variabile). Abbiamo anche Ca° che è la concentrazione della sostanza A quando la reazione sta per partire. L'equazione cinetica, ossia quell'equazione che esprime la velocità di una reazione in funzione delle concentrazioni, è: V = K Can Ossia la velocità di una reazione è proporzionale alla concentrazione di una sostenza. In questa equazione K è detta cotante di velocità, Ca è la concentrazione attuale, mentre l'esponente n è detto ordine di reazione, ossia l'esponente che bisogna mettere nella concentrazione attuale Ca nell'equazione cinetica affinché quest'ultima sia d'accordo con i dati sperimentali. Supponendo di avere due sostanze A e B, e di avere una equazione di 2° ordine V = K [A][B] se volessimo abbassare di ordine la sua equazione cinetica, devo adoperare molto B e pochissimo A, in modo che B diventi una costante (ossia [B] rimane pressoché invariata), trasformando quindi l'equazione cinetica in: V = Kobs [A] In cui Kobs significa kostante osservata. Calcolo della velocità di reazione Si definisce velocità media di reazione V, il rapporto tra la variazione di concentrazione della sostanza e l'intervallo di tempo considerato: V = ?Ca ?t Possiamo così anche definire la velocità istantanea di reazione come la derivata della concentrazione rispetto al tempo presa col segno negativo: V = - d Ca d t Il segno negativo è presente per rendere positiva la velocità, in quanto il segno della concentrazione è negativo perché essa diminuisce. Reazioni di 1° ordine Supponiamo di avere una reazione di 1° ordine. Per questa reazione la velocità istantanea di reazione e l'equazione cinetica sono: V = KCa V = - d Ca d t Possiamo quindi uguagliare i primi membri, avendo: KCa = - d Ca - K dt = d Ca d t Ca Integrando quest'ultima uguaglianza avremo: ? d Ca = -K ?dt Ca Facendo l'integrale definito abbiamo quindi sommato tutte le concentrazioni istante per istante, ottenendo: lg Ca = -K t + cost La costante deve essere necessariamente agg