Pillole di chimica: la velocità di reazione

Parliamo di velocità di reazione

La nostra quotidianità è contraddistinta dalla presenza di infinite reazioni chimiche. Che siano in laboratorio, nelle ricerche scientifiche o all’interno delle tappe del nostro metabolismo, queste hanno un ruolo molto  importante nella vita di tutti i giorni. Risulta quindi utile capire come cambia e da cosa viene influenzata la velocità di queste reazioni.    

MA…COME SI DEFINISCE LA VELOCITÀ DI REAZIONE?

• La velocità di reazione viene definita come la variazione della concentrazione di reagenti o di prodotti in un intervallo di tempo. Possiamo già immaginare come, con il passare del tempo, aumenterà la concentrazione dei prodotti e diminuirà, di conseguenza, quella dei reagenti.

COME SI FORMANO I PRODOTTI?

Per capire come viene influenzata la velocità delle reazioni, è importante essere a conoscenza della teoria degli urti. Le molecole dei reagenti possono infatti scambiarsi gli atomi e dare luogo ai prodotti solo se, urtandosi, vengono in reciproco contatto. Questi urti devono inoltre essere efficaci, cioè avvenire secondo la direzione che permette la formazione del composto finale.  È importante anche sapere che, affinché una reazione vada a compimento, i reagenti devono passare attraverso uno stato altamente instabile definito “di transizione”. L’energia necessaria per portare i reagenti a questo stato è detta energia di attivazione. Possiamo già dedurre che, per velocizzare una reazione, andremo ad agire proprio su aspetti che possano favorire gli urti tra gli atomi o che agiscano sull’energia di attivazione. Vediamo ora quali sono.  

TEMPERATURA

• SE AUMENTA: aumenta anche la velocità. L’aumento di temperatura provoca infatti un aumento dell’energia cinetica delle particelle, che quindi si muovono molto di più, con maggiore possibilità  di urtarsi.
• SE DIMINUISCE: diminuisce la velocità perché, seguendo il ragionamento di prima, diminuisce l’energia cinetica delle particelle e di conseguenza queste hanno meno possibilità di urtarsi.

CONCENTRAZIONE DEI REAGENTI

• SE AUMENTA: aumenta anche la velocità. Infatti, più particelle ci sono più ci sarà la possibilità che si verifichino degli urti.
• SE DIMINUISCE: diminuisce anche la velocità. Meno particelle ci sono, meno probabilità ci sarà che queste si urtino.

SUPERFICIE DI CONTATTO 

Quando i reagenti sono presenti in diversi stati fisici (ad esempio solido – gas), la velocità della reazione è influenzata anche dalla superficie di contatto tra di essi: maggiore sarà questa superficie, maggiore sarà la probabilità di contatto, e quindi di reazione, tra i vari reagenti.  Quindi aumentando la superficie di contatto, aumenta anche la velocità di reazione.   

CATALIZZATORI 

Abbassano l’energia di attivazione, velocizzando così la reazione. È importante ricordarsi che alla fine della reazione il catalizzatore rimane intatto e può essere riutilizzato.  

LEGGE CINETICA DELLA VELOCITÀ DI REAZIONE

La legge cinetica della velocità di reazione è un concetto teorico di cui bisogna sapere solo alcuni punti importanti. Tale legge infatti, instaura una diretta proporzionalità tra la velocità e la concentrazione dei reagenti, elevata a coefficienti determinati sperimentalmente, NON necessariamente corrispondenti al valore dei coefficienti stechiometrici della reazione.    V = K [A]a [B]b   Attenzione a ricordarsi sempre che nella legge cinetica si tengono in considerazione SOLO i reagenti (e mai i prodotti).  

velocità di reazione

Quale tra le seguenti può essere la legge cinetica della reazione 9A + 4B → 3A3 + 2B2 ?

1. V = K [B2]2 [B3]3
2. V = K [A]6 [B]5
3. V = K [A] [B2]2
4. V = K [A] [A3]5
5. V = K [B] [B2]7

  Gli esponenti, dato che sono determinati sperimentalmente, potranno assumere qualsiasi numero, quindi non influiscono sulla risoluzione del quesito. Tutte le opzioni, tranne la B, presentano nella legge uno o più prodotti: possiamo quindi escluderle dato che la legge cinetica dipende esclusivamente dai reagenti. Risposta corretta B.