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1 CINETICA CHIMICA. 2 A + B C + D si definisce velocità della reazione l'aumento della concentrazione dei prodotti o la diminuzione della concentrazione.

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1 1 CINETICA CHIMICA

2 2 A + B C + D si definisce velocità della reazione l'aumento della concentrazione dei prodotti o la diminuzione della concentrazione dei reagenti nell'unità di tempo V = - [A] d [A] td t td t [B] d [B] td t td t = - [C] d [C] td t td t = = [D] d [D] t d t Cinetica chimica studia la velocità con cui decorrono le reazioni chimiche Velocità è la variazione della concentrazione diviso il tempo impiegato per compiere la reazione ha come unità di misura moli /(litri al secondo) Per una generica reazione V = - [A] d [A] td t td t [B] d [B] td t td t = - [C] d [C] td t td t = = [D] d [D] t d t

3 3 2 N 2 O 5 4 NO 2 + O 2 300s 400s N 2 O 5 0,0119 0,010 NO 2 0,0163 0,200 O 2 0,0041 0,005 velocità media nellintervallo s 0, Δ N 2 O 5 ΔtΔt = = 1,9 x moli/l/sec - -

4 4 La pendenza della tangente alla curva nel tempo t corrisponde alla velocità in quel particolare momento e viene detta velocità istantanea. La velocità iniziale è data dalla pendenza della tangente alla curva a t = 0.

5 5

6 6 H 2 + Br 2 2HBr

7 7

8 8 E 1 = energia di attivazione

9 9 A-B A B C D Se la reazione A + B C + D comporta la collisione fra una molecola di A e una molecola di B, come fase lenta del processo Si chiama complesso attivato lintermedio ad alta energia indicato con A-B EaEa

10 10 Una reazione spontanea ma con alta energia di attivazione avverrà lentamente perché solo poche molecole avranno E Ea Ea

11 11 Fattori che influenzano la velocità di reazione Concentrazione dei reagenti Temperatura Presenza di catalizzatori

12 12 Legge di velocità = espressione che correla la velocità alla concentrazione dei reagenti V = k · [A] n [B] n k è detta costante di velocità, è indipendente dalla concentrazione dei reagenti e dipende dal tipo di reazione e dalla temperatura Ordine di reazione = somma degli esponenti con cui le concentrazioni delle specie chimiche compaiono nella legge di velocità

13 13 V = k · [A] n [B] n In un processo chimico che decorra in più stadi la tappa più lenta è quella che determina la velocità dellintero processo. I reagenti e relativi esponenti che compaiono nella legge di velocità NON corrispondono necessariamente a tutti i reagenti e relativi coefficienti stechiometrici che compaiono nella equazione di reazione bilanciata, ma solo a quelli della reazione elementare che limita la velocità dellintero processo

14 14 2A + B C + D Possibili meccanismi di reazione A + B AB stadio lento, limitante AB + A C + D stadio veloce lo stadio più lento della reazione è quello che determina la velocità e quindi la legge di velocità V = k · [A] [B] reazione di primo ordine rispetto ad A, di primo ordine rispetto a B, di secondo ordine complessivamente

15 15 2A + B C + D Possibili meccanismi di reazione 2A A 2 stadio lento A 2 + B C + D stadio veloce V = k · [A] 2 reazione di secondo ordine rispetto ad A 2A + B C + D unico stadio V = k · [A] 2 [B] reazione di secondo ordine rispetto ad A di primo ordine rispetto a B. di terzo ordine complessivamente

16 16 V = k [N 2 O 5 ] V = k [N2O5] 2N 2 O 5 2N 2 O 4 + O 2 1° ordinesperimentalmente è di 1° ordine perché sperimentalmente si trova che : Lordine di una reazione viene determinato sperimentalmente : una reazione viene definita di 1° ordine se la sua velocità risulta sperimentalmente essere funzione lineare della concentrazione di un solo reagente. la seguente reazione:

17 17 Dai dati sperimentali riportati in tabella è evidente che la reazione è di 2° ordine, in quanto la sua velocità si duplica sia quando viene raddoppiata la concentrazione di A che quando viene raddoppiata la concentrazione di B. Si può anche dire che la reazione è di 1° ordine rispetto ad A e di 1° ordine rispetto a B. V = k · [A] [B] [A] [B] velocità (moli/litro) (moli/litro) (moli/litro/minuto) 0,2 0,3 0,10 0,4 0,6 0,40 0,2 0,6 0,20

18 18 Dai dati sperimentali riportati in tabella è evidente che la reazione è di 1° ordine, in quanto la sua velocità si dimezza quando viene dimezzata la concentrazione di A mentre non si raddoppia quando viene raddoppiata la concentrazione di B. V = k · [A] [A] [B] velocità (moli/litro) (moli/litro) (moli/litro/minuto) 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,05 0,2 0,2 0,1

19 19 Fattori che influenzano la velocità di reazione Concentrazione dei reagenti Temperatura Presenza di catalizzatori

20 20 T1 T2 T2 > T1 il numero di molecole con energia superiore ad Ea aumenta con laumentare della temperatura Ea

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22 22 Fattori che influenzano la velocità di reazione Concentrazione dei reagenti Temperatura Presenza di catalizzatori

23 23 Un catalizzatore aumenta la velocità seguendo un diverso percorso di reazione caratterizzato da un più basso valore della energia di attivazione interviene in piccolissime quantità si ritrova inalterato al temine della reazione inorganici aspecifici organici (enzimi ) specifici catalizzatori

24 24 Ea due reazioni, alla stessa T senza catalizzatore con catalizzatore

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