Velocità delle reazioni chimiche. Studio della velocità delle reazioni

IL Cinetica chimica è un campo che studia i fattori che influenzano la velocità di sviluppo delle reazioni chimiche, cioè la velocità con cui avvengono. C'è sempre più ricerca intorno a quest'area, poiché spesso vogliamo accelerare alcune reazioni o rallentarne altre. Ciò è particolarmente importante per le industrie e questa ricerca ha importanti conseguenze tecnologiche.

Ma poiché la velocità di una reazione può variare ad ogni intervallo di tempo e da una sostanza all'altra, è consuetudine calcolare il velocità di reazione media.

Considera la seguente reazione generica, dove i coefficienti sono lettere minuscole e reagenti e prodotti sono rappresentati da lettere maiuscole:

a A + b B → c C + d D

Verrà data la velocità media di questa reazione dividendo la velocità media di reazione di una qualsiasi delle sostanze reagenti o la velocità media di formazione di uno qualsiasi dei prodotti per il rispettivo coefficiente nell'equazione chimica. Questo è dato da:

Ad esempio, si consideri la reazione di decomposizione del perossido di idrogeno:

2 ore₂oh_2(ac) → 2 ore₂oh₍₁₎ + 1 O_{2 (g)}

Diciamo che in 1 minuto si sono formati 0,3 mol/L di H₂O e 0,15 mol/L di O₂, mentre 0,3 mol/L di H si sono decomposti₂oh₂, ovvero le velocità medie di decomposizione e formazione di queste sostanze nella reazione sono:

V_mH2O2 = 0,3 mol/l. min

V_mH2O = 0,3 mol/l. min

V_mO2 = 0,15 mol/l. min

La velocità media della reazione globale si troverà prendendo uno di questi valori e dividendolo per il rispettivo coefficiente nell'equazione:

V_m = V_mH2O2 = 0,3 mol/l. min = 0,15 mol/l. min
2 2

V_m = V_mH2O = 0,3 mol/l. min = 0,15 mol/l. min
2 2

V_m = V_mO2 = 0,15 mol/l. min = 0,15 mol/l. min
1 1

Si noti che i tre valori sono uguali, quindi la velocità di reazione è la stessa in funzione di qualsiasi reagente o prodotto, nello stesso intervallo di tempo.

Tuttavia, come sono stati trovati i valori delle velocità medie di ciascuna delle sostanze coinvolte in queste reazioni?

Si può calcolare dividendo la variazione di concentrazione della sostanza (reagente o prodotto) per l'intervallo di tempo. Se vogliamo determinare la velocità media di uno dei of reagenti della reazione, dovremo mettere a segno negativo prima, oppure considerare il valore di concentrazione nel modulo ||, poiché, poiché la concentrazione del reagente diminuisce nel tempo, il valore della velocità sarebbe negativo, ma non c'è velocità negativa.

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Ad esempio, si consideri la seguente reazione di decomposizione del gas ozono (O_3(g)) in ossigeno gassoso (O_2(g)):

2 O_3(g) → 3 O_2(g)

Diciamo che in un pallone c'erano 10 moli di ozono, ma dopo 1 minuto ne erano rimaste solo 4 moli; questo significa che 6 moli di ozono si sono trasformate in gas ossigeno. Quindi abbiamo:

2 O_3(g) → 3 O_2(g)
t = 0 min 2 mol/L 0 mol/L
spese formate
6 mol/L 9 mol/L
t = 1 min 4 mol/L 9 mol/L

Si noti che poiché il rapporto di reazione è 2:3, quindi se sono state utilizzate 6 moli di O₃, si sono formate 9 moli di O₂. Quindi, dopo 1 minuto, abbiamo le seguenti velocità medie:

V_m = - [Il₃]
t

V_m = - ([O_{3finale -}  oh_3iniziale])
t_Finale - t_iniziale

V_m = - ([4 - 10])
1– 0

V_m = 6 mol/l. min→ Per 1 minuto hanno reagito 6 moli di ozono in ogni litro di sistema.

V_m = [Il₂]
t

V_m = ([O_{2finale -}  oh_2iniziale])
t_Finale - t_iniziale

V_m = ([9 - 0])
1– 0

V_m = 9 mol/l. min→ Durante 1 minuto, si sono formate 9 moli di ossigeno in ogni litro del sistema.

Questo ci mostra che possiamo calcolare la velocità media in funzione dei reagenti o in funzione dei prodotti.

Ora, se vogliamo calcolare la velocità media di questa reazione globale, facciamo come abbiamo mostrato all'inizio: dividiamo ciascuna di queste velocità per i rispettivi coefficienti nell'equazione chimica:

V_m = V_mO3 = 6 mol/l. min = 3 mol/l. min
2 21

V_m = V_mO2 = 9 mol/l. min = 3 mol/l. min
3 3

V_m = V_mO3 = V_mO2
23

di Jennifer Fogaça
Laureato in Chimica

Vorresti fare riferimento a questo testo in un lavoro scolastico o accademico? Guarda:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Velocità delle reazioni chimiche"; Scuola Brasile. Disponibile in: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/velocidade-das-reacoes-quimicas.htm. Consultato il 27 giugno 2021.