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Cinetica chimica ed equilibrio chimico Prendiamo un’equazione chimica; ad esempio: 2 H 2 + O 2 2 H 2 O a) in quanto tempo avverrà? b) andrà a compimento?

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1 Cinetica chimica ed equilibrio chimico Prendiamo un’equazione chimica; ad esempio: 2 H 2 + O 2 2 H 2 O a) in quanto tempo avverrà? b) andrà a compimento? c) produrrà energia o la assorbirà?

2 Velocità di reazione Velocità di reazione: numero di molecole che si trasformano in un determinato intervallo di tempo. Indichiamo con [A], [B], [C], [D] le concentrazioni dei reagenti e dei prodotti di una generica equazione chimica A + B C + D la velocità di reazione si scrive: d[A] d[B] d[C] d[D] v= - ________ v= - ________ v= ________ v= ________ dt dt dt dt

3 Andamento di una reazione ipotetica [A] t d[A] dt d[A] La velocità è: A B [B] t d[B] dt d[B] Quindi: [A 0 ]

4 Tempo di dimezzamento [A] t La velocità è: A B Tempo di dimezzamento t 1/2 Quando [A] = 1/2[A 0 ] 1/2[A 0 ] [A 0 ] t 1/2

5 Teoria delle collisioni La reazione avviene quando le molecole collidono. Non tutte le collisioni sono efficaci, infatti devono soddisfare ad alcuni requisiti: - giusta orientazione delle molecole - energia cinetica sufficiente per rompere i legami chimici Molecole semplici e sferiche reagiscono meglio di molecole complesse e con forme complicata (effetto sterico). La velocità di reazione dipende dal numero di collisioni efficaci, quindi dalle concentrazioni delle molecole e quindi dei reagenti. per la reazione generica: v = k[A][B] A + B C + D

6 Teoria delle collisioni O H H O C O O H O C O H H 2 O + CO 2 H 2 CO 3 1 E c = mV 2 2 T1T1 Velocità Numero di molecole v = k[A][B] A + B C k = costante di velocità

7 Diagramma della coordinata di reazione per una reazione chimica ENERGIA LIBERA ED ENERGIA DI ATTIVAZIONE minima quantità di energia necessaria per superare la barriera tra reagenti e prodotti e quindi per fare avvenire la reazione A = fattore di frequenza Energia di attivazione Stato di transizione ( ‡ ) G‡G‡ G‡G‡  G° A B Stato basale Stato basale Energia libera, G Coordinata di reazione A B B A

8 Energia di attivazione reazione diretta razione inversa Stato di transizione ( ‡ ) Gd‡Gd‡ Gi‡Gi‡  G° A B Stato basale Stato basale Energia libera, G Coordinata di reazione A B B A Reazioni favorite e sfavorite ed ENERGIA DI ATTIVAZIONE

9 1 E c = mV 2 2 T2T2 T1T1 Velocità Numero di molecole La velocità di reazione dipende dalla temperatura E c =  G ‡

10 Equilibrio chimico v d = k d [A] a [B] b aA + bB cC + dD v i = k i [C] c [D] d All’equilibrio si ha: v d = v i k d [A] a [B] b = k i [C] c [D] d

11 Legge di azione di massa Principio di Le Chatelier: Quando l’equilibrio di un sistema viene variato, il sistema reagisce in modo da annullare la variazione e ristabilire l’equilibrio aA + bB cC + dD

12 Relazioni tra costante di equilibrio e energia libera di una reazione

13 Relazione termodinamica tra Energia libera, Entalpia ed Entropia  G =  H - T  S  G < O  G > O  G = O Processo spontaneo Processo non spontaneo Processo all’equilibrio In un processo termodinamico  < O  > O Processo esotermico Processo endotermico

14 Significato del valore del  G e di K e


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