Università di Ferrara - Dipartimento di Chimica Studio della velocità di reazioni chimiche Cinetica Chimica Interazione materia - luce Spettrofotometria Uv-Visibile Dott. Michele Orlandi

Aa + bB cC + dD Cinetica chimica REAZIONE CHIMICA ALL’EQUILIBRIO REAGENTI PRODOTTI K = [A]a [B]b [C]c[D]d - Ogni reazione chimica tende spontaneamente all’equilibrio - L’equilibrio è dinamico - All’equilibrio le [ ] di reagenti e prodotti restano invariate nel tempo 1/6

CINETICA DI UNA REAZIONE Cinetica chimica CINETICA DI UNA REAZIONE Studio della velocità con cui avviene una reazione e dei fattori che la influenzano. RILEVANZA TEORICA: permette di ottenere informazioni sul meccanismo di reazione. UTILITA’ PRATICA: ci dice in quanto tempo il sistema raggiunge l’equilibrio. Sta alla base di ogni progettazione e ottimizzazione di processi chimici produttivi. 2/6

In che modo ci si accorge che la reazione è partita e va avanti? Cinetica chimica In che modo ci si accorge che la reazione è partita e va avanti? Le concentrazioni dei reagenti diminuiscono nel tempo Le concentrazioni dei prodotti aumentano nel tempo 3/6

A prodotti v = - D[A] / Dt v = - d[A] / dt = k [A] ln[A]t = ln[A]0 -kt Cinetica chimica Velocità di reazione: A prodotti v = - D[A] / Dt v = - d[A] / dt = k [A] ln[A]t = ln[A]0 -kt Legge cinetica integrata del primo ordine Permette di ottenere la concentrazione del reagente in qualsiasi istante successivo all’inizio della reazione 4/6

v = k [A]m [B]n Cinetica chimica La velocità di una reazione dipende dalle concentrazioni dei reagenti Aa + bB cC + dD v = k [A]m [B]n Fattori che determinano la velocità: Natura dei reagenti Concentrazione dei reagenti Temperatura Presenza di un catalizzatore 5/6

Cinetica chimica [A]t1/2 = [A]0/2 t1/2 = ln2/k urto fra reagenti formazione del complesso attivato urto fra reagenti prodotti Tempo in cui la concentrazione di una specie si riduce a 1/2 del suo valore iniziale: [A]t1/2 = [A]0/2 Tempo di dimezzamento legato alla costante di velocità da: t1/2 = ln2/k 6/6

Spettrofotometria Uv-Visibile E = hn = hc/l 1/9

Spettrofotometria Uv-Visibile Interazione luce-materia: assorbimento hn 2/9

Spettrofotometria Uv-Visibile A : Assorbanza el : Coefficiente di estinzione molare l : Cammino ottico C : Concentrazione A = log10(I0/I) A = el * l * C Legge di Lambert-Beer 3/9

Spettrofotometria Uv-Visibile Spettrofotometro Mono-Raggio 4/9

Spettrofotometria Uv-Visibile Spettrofotometro a Doppio Raggio 5/9

Spettrofotometria Uv-Visibile Campione Lunghezza d’onda, l I0 I A chopper Bianco I0 I0 A : Assorbanza el : Coefficiente di estinzione molare l : Cammino ottico C : Concentrazione A = log10(I0/I) A = el * l * C 6/9

Spettrofotometria Uv-Visibile Spettro di Assorbimento Metilarancio (MeO) 7/9

A a C A = el * l * C Spettrofotometria Uv-Visibile Determinazione della costante di proporzionalità (e) tra Assorbanza e Concentrazione A a C A = el * l * C A = f (C) 4.0 3.5 C = 8*10 -5 M 3.0 2.5 Assorbanza 2.0 C = 4*10 -5 M 1.5 1.0 C = 2*10 -5 M 0.5 C = 1*10 -5 M 0.0 350 400 450 500 550 600 650 700 lunghezza d'onda, nm 8/9

A = e * l *C  e = 40000 M-1 cm-1 Spettrofotometria Uv-Visibile Determinazione della costante di proporzionalità (e) tra Assorbanza e Concentrazione A = e * l *C  e = 40000 M-1 cm-1 9/9

+ vs 2 1 B A Velocità = -d[MeO]/ dt = k’ [MeO] C D Campione Bianco Lunghezza d’onda di analisi: Soluzione 2 + 8cc di acqua A C Velocità = -d[MeO]/ dt = k’ [MeO] ln [MeO] = ln[MeO]0 – kt D