Reazioni del primo ordine: tutto ciò che c’è da sapere
Le reazioni del primo ordine sono un importante concetto della cinematica chimica in cui la velocità di reazione dipende esclusivamente dalla concentrazione di un singolo reagente. Sebbene l’equazione che lega la velocità di reazione e le concentrazioni sia utile in teoria, spesso la velocità misurata non coincide con le concentrazioni iniziali poiché i reagenti vengono consumati durante la reazione.
Equazioni e integrazione
L’equazione della legge di velocità per le reazioni del primo ordine è espressa come v = K[A], con v che indica la velocità della reazione, K la costante di velocità e [A] la concentrazione del reagente. Integrando l’equazione, si ottiene una relazione logaritmica del tipo ln [A]/[A_o] = – k ( t – t_o), evidenziando che il logaritmo naturale della concentrazione è una funzione lineare del tempo.
Il tempo di dimezzamento
Un parametro fondamentale per le reazioni del primo ordine è il tempo di dimezzamento (t_1/2), che rappresenta il tempo necessario per ridurre a metà la concentrazione iniziale. Questo tempo si calcola con l’equazione t_1/2 = 0.693/k, dove k è la costante di velocità.
Esercizi
:1) Calcolare il tempo necessario per ridurre del 23.7% una soluzione 1.47 M di reazione con costante di velocità di 5.78 · 10^-5 sec^-1.
Risultato: 78.4 minuti.
2) Determinare il tempo per ottenere una decomposizione del 99.9% per un composto che si decompongono in 131 ore.
Dopo il calcolo, il tempo ottenuto è di 131 ore.
3) Calcolare il tempo di dimezzamento e la quantità residua dopo 30 minuti se la reazione di decomposizione dell’acetone inizia con 1 Kg con costante di velocità di 8.7 · 10^-3 s^-1.
Dopo i calcoli, si ottiene un tempo di dimezzamento di 79.7 s e una quantità rimanente di 1.52 · 10^-4 g.
4) Calcolare la quantità di diazometano rimanente dopo 3.5 ore partendo da 10 g, sapendo che il tempo di dimezzamento è di 53 minuti.
Il risultato indica una quantità residua di 0.641 g.
