Aspetto Cinetico e Reazioni Accoppiate in Chimica: un’Analisi Approfondita
L’aspetto cinetico delle reazioni, che riguarda la velocità con cui avviene una reazione chimica, è di particolare importanza specialmente per le applicazioni industriali che richiedono tempi brevi e alte rese. La termodinamica di una reazione, che descrive le proprietà, il comportamento e la composizione chimica di un sistema all’equilibrio, non fornisce informazioni sulla velocità della reazione.
Le reazioni avvengono spontaneamente quando la variazione di energia libera è minore di zero. Tuttavia, in alcuni casi, se la reazione è troppo lenta, di fatto non si verifica, come nel caso della reazione tra il tetracloruro di carbonio e l’acqua, nonostante il valore negativo di ΔG. Al contrario, l’analoga reazione tra SiCl4 e acqua è esplosiva, nonostante entrambe siano termodinamicamente spontanee mostrano una cinetica diversa.
Vi sono molte reazioni in cui ΔG è minore di zero, ma non avvengono perché un’altra reazione con una velocità maggiore ha luogo. Allo stesso modo, esistono reazioni con un valore di ΔG° > 0 che possono avvenire in condizioni diverse dallo stato standard. In alcuni casi, la reazione risulta termodinamicamente sfavorita e quindi si deve procedere con un’altra reazione per ottenere lo stesso prodotto.
Le reazioni accoppiate rappresentano un altro aspetto importante in chimica, in cui l’energia liberata da una reazione spontanea viene sfruttata per modificare i reagenti di una reazione endoergonica, in modo che quest’ultima avvenga spontaneamente. Affinché la reazione desiderata avvenga, è necessario che le reazioni avvengano simultaneamente, la reazione spontanea sia sufficientemente esoergonica e che le reazioni abbiano una o più sostanze in comune.
Infine, per ottenere prodotti di reazione da sintesi non spontanee, si può ricorrere alla conversione di energia elettrica in energia chimica, come nel caso della produzione di litio metallico dal cloruro di litio fuso tramite un processo elettrolitico.