Appunti di cinetica chimica

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Introduzione

La cinetica chimica è lo studio e la discussione delle reazioni chimiche rispetto ai tassi di reazione, all'effetto di diverse variabili, al ri-arrangiamento degli atomi ed alla formazione degli intermedi. Ci sono molti argomenti che meritano di essere discussi e ciascuno di questi è un importantissimo strumento per lo studio delle reazioni chimiche. A livello macroscopico, la cinetica chimica studia la quantità di reagito e formato, nonché il costo della loro formazione. A livello molecolare o microscopico, le seguenti considerazioni devono essere fatte anche in funzione del meccanismo chimico di reazione. Premesso questo, ecco alcuni appunti di cinetica chimica.

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Velocità di reazione

La velocità di reazione è definita in riferimento alla velocità di cambiamento della concentrazione di una determinata specie. Tuttavia, poiché la velocità alla quale i reagenti si consumano e i prodotti si formano nel corso della reazione muta, è necessario prendere in considerazione la velocità istantanea di reazione, ovvero la sua velocità in uno specifico istante. Più è ripida la curva, maggiore è la velocità di scomparsa del reagente; analogamente, la velocità di formazione di un prodotto corrisponde al coefficiente angolare del grafico della sua concentrazione, sempre in funzione del tempo.

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Legge cinetica

La legge cinetica è un'equazione che esprime la velocità di reazione in funzione delle concentrazioni molari delle specie coinvolte nella reazione globale. Tale legge fornisce le basi per classificare le reazioni in funzione del loro profilo cinetico. Il vantaggio che ne deriva da una simile classificazione consiste nel fatto che le reazioni appartenenti alla stessa classe presentano lo stesso comportamento cinetico, quindi le loro velocità dipenderanno dalla concentrazione.

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Tempo di dimezzamento

Un'indicazione utile della velocità delle reazioni chimiche del primo ordine è il tempo di dimezzamento (t: 1/2 di un reagente, vale a dire il tempo necessario perché la concentrazione del reagente in esame si riduca alla metà rispetto al valore iniziale). Il tempo di dimezzamento della specie A che si consuma nel corso di una reazione del primo ordine può essere ricavato eseguendo la sostituzione (A)= 1/2 (A) ₀ t 1/2 nella seguente equazione: kt 1/2 = -ln 1/2 (A) ₀ / (A) ₀ = -ln 1/2= ln 2e, da cui segue: t 1/2 = ln 2/k. L'aspetto principale si evidenzia nel fatto che per una reazione del primo ordine il tempo di dimezzamento di un reagente è indipendente dalla sua concentrazione iniziale.

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