Il ruolo determinante dello stadio di reazione nella velocità di una reazione chimica
Il processo che regola la velocità di una reazione chimica è noto come stadio determinante. Ad esempio, consideriamo la reazione tra NO2(g) e CO(g) che produce NO(g) e CO2(g).
Determinazione della velocità
La velocità sperimentale di questa reazione è espressa come v = k[NO2]2. Il meccanismo proposto per la reazione comprende due stadi:
1° stadio: NO2(g) + NO2(g) → NO3(g) + NO(g) (stadio lento)
2° stadio: NO3(g) + CO(g) → NO2(g) + CO2(g) (stadio veloce).
Coordinata di reazione e energia potenziale
Il primo stadio, determinante per la velocità di reazione, può essere identificato tramite un diagramma che mostra l’energia potenziale in funzione della coordinata di reazione. In reazioni di sostituzione nucleofila, due meccanismi principali sono SN1 e SN2. Nel meccanismo SN1, la rottura del legame preesistente è il primo stadio lento.
Conseguenze della ionizzazione preliminare
Durante la ionizzazione preliminare, solo la concentrazione del substrato che ionizza influenza la velocità della reazione, rendendo la velocità indipendente dalla concentrazione del nucleofilo. Questo tipo di reazioni avviene tramite meccanismo SN1, noto come sostituzione nucleofila monomolecolare. Nel meccanismo SN2, il nucleofilo agisce contemporaneamente a formazione e rottura dei legami, rendendo entrambi i reagenti influenti sulla velocità di reazione. Questo tipo di reazione è chiamato sostituzione nucleofila bimolecolare (SN2).
La comprensione del ruolo dello stadio di reazione nella determinazione della velocità di reazione è essenziale per studiare e manipolare le reazioni chimiche in laboratorio e nell’industria.