Nell'anno 1864, i chimici Cato Maximilian Guldberg e Peter Waage formularono il legge della velocità, che propone che la velocità di una reazione chimica sia determinata esclusivamente dai reagenti di quella reazione.
la legge della velocità è enunciato o rappresentato da un'espressione matematica che ottiene il prodotto del concentrazioni in mol/L dei reagenti, elevati ai rispettivi coefficienti (a, b) stechiometrico (valori di bilanciamento) con una costante (k).
v = k.[reagente 1]Il.[reagente 2]B
Per costruire l'espressione riferita a legge della velocità, è essenziale sapere se la reazione è elementare (elaborata in un passaggio) o non elementare (elaborata in più passaggi).
Legge di velocità per reazioni elementari
Per reazioni che procedono in un unico passaggio, l'espressione di legge della velocità utilizza i componenti (reagenti e loro coefficienti) dell'equazione. Esempio:
1 CH4(g) + 2 O2 → CO2 + 2 H2oh
In questa reazione elementare abbiamo i reagenti metano (CH4, con coefficiente 1) e ossigeno (O2, con il coefficiente 2). Pertanto, l'espressione della legge della velocità sarà:
v = k.[CH4]1.[O2]2
Legge di velocità per reazioni non elementari
Poiché le reazioni non elementari si verificano in più fasi, determinando l'espressione di legge della velocità dipende dall'analisi dell'influenza di ciascun reagente sulla velocità di ogni passaggio. Per questo, gli esercizi o i testi forniscono una tabella contenente i valori di concentrazione e velocità per ogni passo, come nell'esempio seguente:
a A + b B + c C → d D
Poiché la tabella ha quattro righe, quindi, è una reazione non elementare che viene elaborata in quattro passaggi e i suoi reagenti sono A, B e C. Ora, per conoscere i coefficienti che hanno, dobbiamo eseguire i seguenti passaggi:
1° passo: determina il ordine del reattivo A.
Per questo, dobbiamo scegliere due fasi in cui la concentrazione di A cambia e quella di B e C non cambia. Pertanto, i passaggi scelti sono il primo e il secondo, in cui abbiamo le seguenti modifiche:
- Concentrazione di X: raddoppia di valore, passando da 2 a 4;
- Velocità: quadruplica di valore man mano che passa da 0,5 a 2.
Pertanto, l'analisi dovrebbe essere:
2.[X] = 4.v
Mettendo i due valori sulla stessa base:
2.[X] = 22.v
Abbiamo che la differenza è l'esponente 2, quindi l'ordine di A sarà 2.
2° passo: Determinare l'ordine del reagente B.
Per questo, dobbiamo scegliere due fasi in cui la concentrazione di B cambia e quella di A e C non cambia. Quindi, i passi scelti sono i 2Il e a 3Il, in cui abbiamo le seguenti modifiche:
- Concentrazione Y: raddoppia di valore, passando da 3 a 6;
- Velocità: non cambia il suo valore, poiché era 2 e rimane 2.
Pertanto, l'analisi dovrebbe essere:
2.[X] = 2.v
Poiché i due valori sono già sulla stessa base e la variazione di concentrazione non cambia la velocità, l'ordine di B sarà 0.
3° Passo: Determinare l'ordine del reagente C.
Per questo, dobbiamo scegliere due fasi in cui cambia la concentrazione di C e quella di X non cambia. I passi scelti sono i 3Il e a 4Il, in cui abbiamo le seguenti modifiche:
- Concentrazione Y: raddoppia di valore, passando da 1 a 2;
- Velocity: raddoppia il valore, poiché va da 2 a 16.
Pertanto, l'analisi dovrebbe essere:
2.[X] = 16.v
Mettendo i due valori sulla stessa base:
2.[X] = 24.v
Abbiamo che la differenza è l'esponente 2, quindi l'ordine di C sarà 4.
Passaggio 4: Assemblare l'espressione di velocità.
Per assemblare questa espressione di velocità basta moltiplicare le concentrazioni dei reagenti, aumentate nei rispettivi ordini, per la costante (k):
v = k.[A]2.[B]0.[Ç]4
o
v = k.[A]2..1.[C]4
v = k.[A]2..[Ç]4
Di Me. Diogo Lopes
Fonte: Scuola Brasile - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-lei-da-velocidade.htm
