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Cinetica chimica

Cinetica chimica

La cinetica chimica è la branca della chimica che studia la velocità di reazione ed il meccanismo con cui avvengono.

  • La cinetica pone come punto di partenza dei sui studi una teoria, la teoria degli urti.
    • Secondo questa teoria affinchè due o più reagenti possano rompere dei legami per formarne dei nuovi e diventare prodotti l’urto deve essere ufficace vale a dire deve avvenire con la giusta forza e con la giusta orentazione.
      • Gli urti affinchè dunque determinano la fomazione di prodotti a partire dai reagenti è necessario che questi si urtino con una forza cinetica minima.
  • L’energia cinetica minima o energia di attivazione è l’energia minima necessaria affinchè abbia inizio una reazione.
    • Possiamo immaginarla come una barriera da superare, il cui valore minimo è di circa 80 kJ/mol, al fine di iniziare una reazione.
crediti foto: Wikipedia
  • Lo stato energitico raggiunto dalle molecole dopo un urto è detto stato di transizione o complesso attivato.
    • Il complesso attivato non è un intermedio di reazione per tale motivo non è isolabile
  • Che cos’è la velcotià di reazione?
    • Essa viene definita come “la variazione della quantità di un reagente, o di un prodotto, nell’unità di tempo.”
      • Come si misura?
        • Considerando la reazione αA + βB -> γC + δD
  • In chimica, la velocità è data dalla variazione della concentrazione di A in funzione del tempo
    • v= Δ[A]/ΔT
  • Se consideriamo la velpcità dei prodotti non consideriamo il – quindi avremo:
    • v= -Δ[C]/ΔT

Mettendoci sempre nelle stesse condizioni di temperatura e pressione possiamo considerare la generica formula:

v= K [A]m * [B]n

dove i valoi di m e n non corrispondono ai coefficienti stechiometrici tuattabia sono determinati sperimentalmente.

Grazie ai valori di m ed n possiamo definire l’ordine di reazione.

Reazione di ordine zero

Nelle reazioni di ordine 0 è importante sottolineare che la concentrazione dei reagenti non influisce sulla velocità di reazione!

In questo caso avremo quindi v=k

Reazione di primo ordine

In queste reazioni la velocità di reazione è influenzata dalla concentrazione di un solo reagente.

Un esempio tipico sono i decadimenti radiattivi.

Reazione di secondo ordine

In queste reazioni la velocità di reazione è influenzata dalla concentrazioni di entrambi i reagenti!

Avremo quindi v=[A]2

La velocità di scomparsa del reagente diminuisce con il quadrato della sua concentrazione residua.

Che cosa influenza la velocità di una reazione?

Tra i fattori che influenzano la velocità di reazione abbiamo:

  • La presenza dei catalizzatori
  • La temperatura
  • La natura dei reagenti
  • La concentrazione dei reagenti
  • La superficie di contatto

Aumentare la temperatura significa aumentare anche l’energia cinetica delle particelle per tanto avremo una maggiore collisione tra le particelle.

Questo situazione è descritta dall’Equazione di Arrhenius la quale è direttamente proporzionale alla temperatura e inversamente proporzionale all’energia di attivazione.

La cinetica studia anche il tempo di trasformazione o emivita vale a dire il tempo necessario per dimezzare la concentrazione di un reagente. L’emivita è necessario anche per determinare il regime posologico.