Leggi cinetiche: Come determinare l’ordine di reazione
Quando si tratta di studiare le leggi cinetiche delle reazioni chimiche, è fondamentale comprendere la dipendenza del tempo dalla concentrazione delle sostanze coinvolte. La velocità della reazione è espressa come k [A]^x[B]^y, in cui [A] e [B] indicano le concentrazioni delle specie coinvolte, mentre k rappresenta il coefficiente di velocità della reazione. Gli esponenti x e y, determinati sperimentalmente, rappresentano rispettivamente l’ordine della reazione rispetto ad A e B. L’ordine di reazione è dato dalla somma di x e y.
Ordine di reazione
L’ordine di reazione non può essere previsto dalla stechiometria della reazione. Ecco i possibili casi:
1)
Reazione di ordine zero:
Se la velocità della reazione è indipendente dalle concentrazioni dei reagenti, si tratta di una reazione di ordine zero e la sua espressione è velocità = k.La legge integrata della velocità per una reazione di ordine zero è [A] = [A]o – kt. Riportando la concentrazione in funzione del tempo produce una retta con pendenza –k.
2)
Reazione del primo ordine:
Se la velocità della reazione è proporzionale solo alla concentrazione di A, si tratta di una reazione del primo ordine e la sua espressione è velocità = k [A].La legge integrata della velocità per le reazioni del primo ordine può essere espressa in forma esponenziale o logaritmica. Riportando la concentrazione in funzione del tempo si ottiene una curva.
3)
Reazione del secondo ordine:
Se la velocità della reazione è proporzionale alla concentrazione di A e di B, si tratta di una reazione del secondo ordine e la sua espressione è velocità = k [A][B].La legge integrata per una reazione del secondo ordine è 1/[A] = 1/[A]o + kt. Riportando [A]o in funzione del tempo produce una curva, mentre riportando 1/[A]o in funzione del tempo produce una retta.
Comprendere la legge di velocità consente di ottenere informazioni fondamentali sul meccanismo della reazione stessa. Optare per l’esperimento e l’analisi più adatti è cruciale per ottenere risultati significativi nella chimica cinetica.