Come calcolare l'ordine di reazione

Lo studio è molto importante nella vita di ognuno, non soltanto per trovare lavoro. Esso infatti permette anche di tenere in allenamento la mente e farsi una cultura personale. Esistono diverse scuole medie superiori da frequentare ed una delle più particolari è l'istituto tecnico di chimica, materiali e biotecnologie. Come si evince dal nome, tra le materie principali che bisogna affrontare rientra chimica. Un argomento piuttosto interessante da studiare riguarda l'ordine di reazione. Quest'ultimo indica la modalità attraverso la quale le sostanze chimiche (dette reagenti) intervengono sulla velocità relativa alla reazione. Nel presente tutorial sulla chimica vediamo quindi come calcolare l'ordine di reazione. Si inizierà introducendo un paio di concetti teorici, per poi passare ad un pratico esempio.

• Sostanze chimiche
• Conoscenze di base sulle reazioni chimiche
• Manuale di chimica

In una reazione chimica, la velocità dipende sempre dalla concentrazione dei reagenti coinvolti nel processo stesso. Per identificare questa correlazione tra velocità e concentrazione, si ricorre alla cosiddetta equazione cinetica. Ciascuna reazione chimica prevede che tale equazione si ricavi in un particolare modo. In ogni caso, si parte dall'equazione cinetica standard v = k [A]n [B]m, laddove A e B sono le concentrazioni dei due reagenti, legate da una costante di proporzionalità "k". Infine, la "v" indica la velocità di reazione. All'interno dell'equazione cinetica, possiamo notare la presenza di altri due parametri, ossia "n" e "m". Sommando questi due coefficienti, si ottiene l'ordine di reazione.

Ora che abbiamo analizzato l'equazione utile a calcolare l'ordine di reazione, dobbiamo distinguere l'ordine di ciascuno dei reagenti. Iniziamo col dire che ogni singolo reagente presenta un coefficiente il cui valore risulta compreso tra 0 e 2. Il primo ordine viene anche detto "nullo", difatti non viene specificato. Questo perché qualunque valore elevato a 0 darebbe come risultato 1. Chiarito questo concetto, analizziamo i reagenti con coefficienti 1 e 2. Se ad esempio abbiamo una reazione tra due sostanze che hanno coefficiente 1, la somma degli esponenti n e m sarà 2. In questo caso avremo una reazione di secondo ordine. Se invece i valori sono 1 e 2, la somma di n e m sarà 3. Ed ecco che otterremo una reazione del terzo ordine.

Proviamo a fare un esempio per capire meglio come calcolare l'ordine di reazione. Un calcolo di questo tipo si basa sulla sperimentazione, poiché non si può fare sempre affidamento alla stechiometria di una determinata reazione chimica. Prendiamo come esempio la seguente reazione chimica: CH3CHO(g) --> CH4(g) + CO(g). Ipotizziamo che la concentrazione iniziale di CH3CHO sia pari a 0,15 moli/l e che vi sia un raddoppio della stessa. Otterremo quindi un valore pari a 0,30 moli/l. In riferimento alla velocità di reazione, supponiamo che questa sia di 1,5·10^-7 moli/l·s. Nel caso di un raddoppio di concentrazione, la velocità di reazione assumerà il seguente valore: 6,0·10^-7 moli/l·s. Ciò avviene perché la velocità viene quadruplicata. In tal caso, l'ordine di reazione è il secondo. Pertanto, l'equazione cinetica sarà v= k·[CH3CHO]^2.

• Calcolare sempre l'ordine di reazione tenendo conto di valori sperimentali.
• Prima di approcciarsi al calcolo dell'ordine di reazione, è bene memorizzare l'equazione cinetica.

• Come determinare l'ordine di reazione
• Ordine di reazione e costante di velocità
• Ordine di una reazione