Velocità di reazione: esercizi

Fattori che influenzano la velocità di una reazione chimica

La velocità di una reazione chimica dipende da diversi fattori, tra cui la temperatura, la concentrazione dei reagenti, il pH, la superficie di contatto e l’eventuale presenza di catalizzatori. Questi elementi influenzano l’andamento della reazione e ne determinano la velocità di avanzamento.

Legge della velocità di una reazione chimica

La velocità di una reazione chimica è regolata dalla legge della velocità, che stabilisce che la velocità di reazione dipende dalle concentrazioni dei reagenti secondo l’equazione v = K [A]^m[B]ⁿ. In questa equazione, v rappresenta la velocità, [A] e [B] le concentrazioni dei reagenti, mentre K è la costante specifica di velocità. Gli esponenti m e n indicano l’ordine della reazione rispetto ad A e B e la loro somma rappresenta l’ordine di reazione globale.

Calcolo dell’ordine di reazione e della costante specifica

Per determinare l’ordine di reazione e la costante specifica, è necessario misurare la variazione di concentrazione nel tempo. Questo può essere fatto osservando la velocità di formazione dei prodotti o la scomparsa dei reagenti. Gli esperimenti condotti forniscono i dati utili per calcolare l’ordine di reazione e la costante specifica.

Esercizi e calcoli

– Ad esempio, consideriamo una reazione in cui la concentrazione di un reagente passa da 0.03 M a 0.02 M in 25 minuti, determinando una velocità di reazione di 6.7 ∙ 10^-6 M/s.
– In un’altra situazione, una reazione del primo ordine con una costante di 1.15 ∙ 10^-3 s^-1 vede un reagente scendere da 5 a 3 g in 353 secondi.
– Nel caso di una reazione che si decomprime a metà in 60 minuti, la costante di reazione sarà di 1.93 ∙ 10⁴ s^-1.

Calcolo dell’energia di attivazione e del fattore di aumento della velocità

Nel calcolo dell’energia di attivazione di una reazione chimica, è fondamentale considerare diversi parametri. Ad esempio, utilizzando l’equazione di Arrhenius, è possibile determinare che un aumento della temperatura da 298 a 308 K porta a un’energia di attivazione di 84 kJ/mol.

In un’altra situazione, partendo da un’energia di attivazione di 125 kJ/mol, l’utilizzo di un catalizzatore a 298 K porta a una diminuzione a 55 kJ/mol, con un conseguente fattore di aumento della velocità pari a 1.86 x 10^12.

Conclusioni

La conoscenza e l’applicazione di formule e calcoli specifici sono cruciali per comprendere e gestire al meglio le reazioni chimiche. La determinazione dell’ordine di reazione, della costante di velocità e dell’energia di attivazione è essenziale per ottimizzare i processi chimici e controllarne la velocità in maniera mirata.