Processi di Reazione e Molecolarità
Il meccanismo di una reazione si riferisce a una sequenza di processi elementari in cui si forma un composto intermedio, procedendo fino all’ottenimento dei prodotti finali. L’equazione chimica, pur rappresentando la reazione, non riflette il meccanismo stesso in quanto la reazione avviene tramite stadi intermedi che coinvolgono la formazione di composti instabili non rilevabili sperimentalmente, ma suggeriti dalla legge della velocità di reazione.
Tipi di processi elementari
Ogni processo elementare può coinvolgere una o più molecole, denominato molecolarità del processo. Se coinvolge una sola molecola, si tratta di un processo monomolecolare. Invece, se coinvolge contemporaneamente due molecole uguali o diverse, è bimolecolare. Questi concetti sono particolarmente rilevanti nelle reazioni organiche, e possono anche verificarsi processi trimolecolari o con una molecolarità maggiore di tre, sebbene siano poco probabili. È importante notare che la molecolarità non corrisponde all’ordine della reazione globale, poiché la prima è un concetto teorico, mentre l’ordine di reazione è un dato sperimentale.
Legge della Velocità e Processi Elementari
La legge della velocità sperimentale può essere diversa dalla molecolarità. Ad esempio, per una reazione in fase gassosa come 2 NO + O2 → 2 NO2, la legge della velocità dedotta sperimentalmente indica che la reazione è del terzo ordine, nonostante i processi elementari siano bimolecolari. Inoltre, la velocità complessiva di una reazione è influenzata dalla velocità del processo elementare più lento, come nel caso di 2 NO + O2 → 2 NO2, dove il secondo processo è determinante per la velocità globale della reazione.
Teoria degli urti molecolari
Secondo la teoria delle collisioni molecolari, affinché una reazione possa avvenire, è necessario che le molecole dei reagenti si urtino. La velocità della reazione è proporzionale al numero di molecole che si urtano nell’unità di tempo, aumentando con l’aumentare della concentrazione dei reagenti. Tuttavia, non tutti gli urti tra le molecole conducono a una reazione efficace, dipende anche dall’orientamento reciproco delle molecole e dalla loro energia. Inoltre, la teoria degli urti molecolari riguarda l’orientamento spaziale delle molecole al momento dell’urto e non soltanto il fatto che avvenga la collisione molecolare.
In sintesi, la molecolarità, il meccanismo di reazione e la teoria degli urti molecolari sono concetti fondamentali per comprendere la cinetica delle reazioni chimiche.
