Comprendere la Velocità e l'Equilibrio nelle Trasformazioni Chimiche

Cinetica Chimica: Studio della Velocità delle Reazioni

La cinetica chimica si occupa dello studio della velocità con cui avvengono le reazioni chimiche.

Velocità di Reazione

Per una reazione omogenea tra gas reattivi in soluzione, la velocità media è definita come il rapporto tra la variazione della concentrazione (espressa in mol/litro) di uno dei reagenti o dei prodotti e l'intervallo di tempo in cui tale variazione avviene. La velocità istantanea è la velocità che ha la reazione in un dato momento.

Fattori che Influenzano la Velocità di Reazione

• Energia di Attivazione: L'energia necessaria affinché una collisione sia efficace e rompa i legami per produrre la reazione è chiamata energia di attivazione.
• Equazione di Velocità: È definita come l'equazione, determinata sperimentalmente, usata per predire la dipendenza della velocità dalle concentrazioni dei reagenti in una reazione chimica.
• Natura dei Reagenti: Le sostanze gassose reagiscono più velocemente delle sostanze in soluzione, e queste ultime reagiscono più velocemente dei solidi. Un aumento della pressione totale della miscela aumenta la velocità di reazione. Nel caso dei reagenti solidi, la velocità di reazione aumenta con il grado di divisione.
• Temperatura: Il rapporto tra velocità di reazione e temperatura è stato fondato da Arrhenius nel 1889, attraverso un'espressione che collega la costante di velocità alla temperatura.
• Catalizzatore: Un catalizzatore è una sostanza che accelera la reazione senza essere consumata nel processo. Esempi includono la formazione di un composto intermedio o l'adsorbimento dei reagenti.

Equilibrio Chimico e Legge di Azione di Massa

Legge di Azione di Massa

Si afferma che la costante di equilibrio è il prodotto delle concentrazioni dei prodotti, elevate ai loro coefficienti stechiometrici, diviso per il prodotto delle concentrazioni dei reagenti, elevate ai loro coefficienti stechiometrici.

Costante di Equilibrio (Kc)

Il valore della costante di equilibrio Kc è specifico per ogni reazione chimica e indipendente dalle concentrazioni iniziali dei reagenti e dei prodotti; dipende solo dalla temperatura.

Grado di Dissociazione

Il grado di dissociazione indica la quantità di reagente che ha reagito. È uguale al rapporto tra la quantità, espressa in moli, di reagente che ha reagito e la quantità iniziale di reagenti.

Rapporto di Reazione

Il rapporto di reazione è lo stesso termine della costante di equilibrio ed è il rapporto matematico delle concentrazioni iniziali dei reagenti e dei prodotti.

Principio di Le Chatelier

Quando un sistema all'equilibrio subisce una variazione nella concentrazione delle specie reagenti, nella pressione o nella temperatura, il sistema risponde raggiungendo un nuovo equilibrio che compensa parzialmente l'effetto della modifica. Questo principio si applica a:

• Aggiunta o rimozione di una specie allo stato gassoso.
• Aggiunta di un gas inerte, mantenendo il volume costante.
• Modifica del volume del sistema.