Esercizi sulla velocità di reazione

La velocità di una reazione può essere determinata conoscendo la variazione di concentrazione o di massa dei reagenti o dei prodotti di reazione nel tempo.

Data la reazione:
a A + b B → c C + d D
dove a, b, c e d sono i coefficienti stechiometrici.

Definizione

La velocità della reazione è pari a:
v = – 1/a (Δ[A]/dt) = – 1/b ( Δ[B]/dt) = 1/c ( Δ[C]/dt) =  1/d ( Δ[D]/dt)

Si noti che nell’espressione viene anteposto il segno meno davanti alla variazione di concentrazione dei reagenti e ciò è dovuto al fatto che nel corso di una reazione la concentrazione dei reagenti diminuisce e pertanto il termine Δ[A]/dt = [A]_t – [A]_to/ dt è minore di zero. Affinché il valore della velocità di reazione del componente A possa essere eguagliato a quello di un prodotto esso deve essere positivo e quindi si considera con il segno meno.

Esercizi

• Data la reazione 4 PH_3(g) → P_4(g) + 6 H_2(g) calcolare la velocità di formazione dei prodotti sapendo che in un dato tempo 0.0048 moli di PH₃ presenti in un contenitore di 2.0 L vengono consumate ogni secondo.

v = – [PH₃]/dt = – (-0.0048/2)/1 s = + 0.0024 mol/L·s
Tenendo conto dei coefficienti stechiometrici si ha:
Δ[P₄]/dt =   1/4 (Δ[PH₃]/dt ) = + 0.0024 mol/L·s/4 =  0.00060 mol/L·s
Δ[H₂]/dt = 6/4 (Δ[H₂]/dt ) = + 6 · 0.0024 mol/L·s/4 =  0.0036 mol/L·s

• Data la reazione 2 O_3(g)→ 3 O_2(g) calcolare la velocità con cui si consuma l’ozono sapendo che la velocità di formazione dell’ossigeno è 6.0 · 10^-5 mol/L·s

v = – 1/2 (Δ[O₃]/dt) = + 1/3 (Δ[O₂]/dt)
-(Δ[O₃]/dt) = + 2/3 (Δ[O₂]/dt) = 2/3 (6.0 · 10^-5 mol/L·s) = – 4.0 · 10^-5 mol/L·s
Pertanto la velocità con cui si consuma l’ozono è pari a 4.0 · 10^-5 mol/L·s