Capitolo 13 - Cinetica chimica Flashcards
cinetica chimica
l’ambito della chimica che si occupa delle velocità alle quali avvengono le reazioni chimiche
cinetica
si riferisce alla velocità di una reazione cioè alla variazione di concentrazione molare di un reagente o di un prodotto nel tempo
serie di modi per misurare la velocità di reazione
la variazione di concentrazione può essere seguita con uno spettrometro, possiamo determinare la velocità di reazione riportando in grafico la concentrazione dell’elemento al variare del tempo
se uno dei prodotti o dei reagenti di una reazione è un gas, possiamo usare un manometro per trovare la velocità di reazione
se una reazione consuma o genera ioni si può valutare la velocità misurando la conduttanza elettrica
se una reazione coinvolge soltanto un reagente, la velocità di reazione può essere determinata misurando la velocità iniziale della reazione in funzione della variazione di concentrazione del reagente (se la velocità raddoppia quando si raddoppia la concentrazione del reagente, allora la reazione è del primo ordine rispetto al reagente)
costante cinetica
una costante di proporzionalità fra la velocità di reazione e la concentrazione di reagenti
equazione cinetica
un’espressione che correla la velocità di una reazione alla costante cinetica e alle concentrazioni dei reagenti
ordine globale della reazione
la somma delle potenze alle quali le concentrazioni dei reagenti che appaiono nell’equazione cinetica devono essere elevate - l’ordine di reazione è sempre determinato dalle concentrazioni dei reagenti e mai dalle concentrazioni di prodotti
reazione del primo ordine
è una reazione la cui velocità dipende dalla concentrazione del reagente elevata alla prima potenza
tempo di dimezzamento (o tempo di emivita)
è il tempo richiesto affinché la concentrazione di un reagente diminuisca alla metà della concentrazione iniziale - l’utilità del tempo dimezzato è che ci dà una stila di grandezza della costante cinetica (minore è il tempo dimezzato e maggiore è la k)
reazioni del secondo ordine
è una reazione la cui velocità dipende dalla concentrazione di un reagente elevato alla seconda potenza o dalla concentrazione di due reagenti diversi alla prima potenza - il tempo di dimezzamento di una reazione del secondo ordine è inversamente proporzionale alla concentrazione iniziale del reagente
reazioni di ordine zero
sono rare
la velocità di reazione di ordine zero è una costante, indipendente dalla concentrazione del reagente
molte reazioni di ordine zero conosciute avvengono sulla superficie di un metallo
teoria delle collisioni della cinetica chimica
la velocità di una reazione sia direttamente proporzionale al numero di collisioni molecolari per seconodo, o alla frequenza delle collisioni molecolari
l’implicazione della teoria collisionale è che una reazione avvenga sempre quando una molecola A e una B collidono, tuttavia bisogna tener conto che non tutti gli urti portano alla reazione
in molti casi la semplice collisione non garantisce che una reazione avvenga
energia di attivazione
quando le molecole collidono devono avere un’energia cinetica totale o maggiore dell’energia di attivazione - è la minima quanità di energia richiesta per iniziare una trasformazione chimica
complesso attivato (o stato attivato)
la specie che si forma temporaneamente dalle molecole reagenti come risultato della collisione prima che si formino i prodotti
l’equazione di arrhenius
mostra che la costante cinetica è direttamente proporzionale alla frequenza di collisione - la costante cinetica decresce con l’aumentare dell’energia di attivazione e aumenta con l’aumentare della temperatura
fattore sterico
bisogna tenerlo in considerazione per le reazioni complesse - indica come le molecole reagenti sono orientate l’una rispetto all’altra
stadi elementari (o reazioni elementari)
una serie di reazioni semplici che rappresentano il procedere della reazione globale a livello molecolare - devono soddisfare due condizioni: 1. la somma degli stadi elementari deve dare la reazione globale bilanciata 2. lo stadio che determina la velocità deve prevedere l’equazione cinetica determinata sperimentalmente
meccanismo di reazione
la sequenza di stadi elementari che portano alla formazione dei prodotti
intermedi di reazione
appaiono nel meccanismo della reazione (cioè negli stadi elementari) ma non nell’equazione globale bilanciata
molecolarità di una reazione
è il numero di molecole che intervengono in uno stadio elementare
reazione bimolecolare
uno stadio elementare che coinvolge due molecole
reazione unimolecolare
una reazione nella quale è coinvolta soltanto una molecola (conversione del ciclopropano in propene)
reazioni trimolecolari
reazioni che coinvolgono tre molecole in uno stadio elementare (evento molto meno probabile)
stadio che determina la velocità di reazione
dà l’equazione cinetica per il processo globale - è lo stadio più lento della sequenza di quelli che portano alla formazione del prodotto
reazione a catena
reazione che porta alla formazione dell’acido bromico è complicata ma è un esempio di reazione a catena
catalizzatore
una sostanza che aumenta la velocità di una reazione chimica fornendo un cammino di reazione alternativo senza essere consumato - accelera una reazione fornendo un insieme di stadi elementari con cinetiche più favorevoli di quelle che avrebbero luogo in sua assenza
catalisi eterogenea
i reagenti e il catalizzatore sono in fasi diverse
è molto importante nella chimica industriale
es. ammoniaca, acido nitrico, marmitte catalitiche
la superficie del catalizzatore solido è di solito il sito della reazione
catalisi omogenea
i reagenti e il catalizzatore sono dispersi in una singola fase, di solito liquida
le catalisi acide e basiche sono i tipi di catalisi omogenee più importanti in fase liquida
(es. la reazione dell’acetato di etile con acqua per dare acido acetico ed etanolo, tuttavia la reazione può essere catalizzata da un acido)
enzimi (catalisi enzimatica)
sono catalizzatori biologici
non solo aumentano la velocità delle reazioni biochimiche ma sono anche altamente specifici
agisce soltanto su una certa molecola, chiamata substrato (una cellula vivente media può contenere circa 3000 enzimi differenti)
è tipicamente una proteina che contiene uno o più siti attivi dove avvengono le interazioni col substrato
ha una certa flessibilità strutturale e può modificare la sua forma per accogliere differenti tipi di substrato
