Log In Iscriviti
L'app all-in-one per gli studenti
4.8 • +11K recensioni
Più di 3 milioni di downloads
Free
|
|

Cinetica chimica

Cinetica chimica

Come si fa ad aumentare la velocità di una reazione chimica? Un modo semplice potrebbe essere quello di aggiungere più reagenti al sistema. Questo è esattamente ciò che i chimici Peter Waage e Cato Guldberg proposero nel 1864, con il nome di legge dell'azione di massa. Questa legge ha segnato la nascita del campo della cinetica, lo studio della velocità di reazione.

La cinetica chimica è una branca della chimica fisica che si occupa della velocità delle reazioni chimiche.

La legge dell'azione di massa afferma che la velocità di una reazione è proporzionale alla concentrazione dei reagenti. Sebbene questo sia spesso vero, oggi sappiamo che ci sono molti altri fattori che influenzano la velocità di reazione delle sostanze.

Prendiamo ad esempio la reazione tra magnesio e acqua. Se si mette il magnesio in acqua a temperatura ambiente, la reazione sarà molto blanda. Ma se lo si combina con il vapore, la reazione sarà molto più vigorosa. In questo articolo analizzeremo il perché di questa situazione e altre questioni legate al campo della cinetica.

  • Questo articolo tratta la cinetica chimica.
  • Innanzitutto, definiremo la velocità di reazione.
  • Successivamente, esamineremo le leggi della cinetica chimica, compresa la teoria delle collisioni e i fattori che influenzano le velocità di reazione.
  • Verranno poi illustrati i grafici cinetici, come la distribuzione di Maxwell-Boltzmann e i diagrammi entalpici.
  • Verrà inoltre mostrato come vengono tracciati i grafici relativi alla velocità di reazione. Potrai esercitarti a calcolare la velocità di reazione in un determinato momento.
  • Verranno introdotte le equazioni di velocità e l'equazione di Arrhenius.
  • Infine, vedremo le applicazioni della cinetica chimica.

Velocità di reazione nella cinetica chimica

Come abbiamo definito in precedenza, la cinetica chimica è una branca della chimica che si occupa della velocità delle reazioni.

La velocità di reazione è una misura della velocità con cui si consumano i reagenti o si formano i prodotti in una reazione chimica. In altre parole, è la variazione della concentrazione dei reagenti o dei prodotti nel tempo.

Alcune reazioni avvengono in modo estremamente rapido. I reagenti vengono consumati rapidamente e molti prodotti si formano in un batter d'occhio. Hanno una velocità di reazione elevata. Altre reazioni, invece, sono lente. Per esempio, l'arrugginimento di un chiodo di ferro può richiedere anni e anni. Il ferro, uno dei reagenti, si trasforma gradualmente in ossido di ferro, il prodotto. Poiché la variazione delle concentrazioni dei reagenti e dei prodotti è graduale, diciamo che questo processo ha una velocità di reazione lenta. La velocità di reazione è semplicemente un modo per misurare la velocità con cui una specie si trasforma in un'altra.

Misura della velocità di reazione

La velocità di reazione può essere misurata in diversi modi. Qualsiasi metodo è valido, purché si misuri la variazione delle quantità di reagenti o prodotti. Ad esempio, si può:

  • Misurare la variazione di massa di una reazione con prodotti gassosi.
  • Misurare il volume di gas emesso in una reazione con prodotti gassosi.
  • Misurare la luce che attraversa la soluzione per una reazione che produce una sospensione torbida.
  • Misurare la variazione del pH di una soluzione.

Per misurare la velocità di reazione, innazitutto è necessario avviare la reazione. A intervalli regolari, effettua una misurazione come descritto sopra e registra il tempo e il valore della misurazione in una tabella. Una volta completata la reazione, traccia un grafico con il tempo sull'asse delle ascisse e la tua misura, sia essa il volume del gas o la massa dei reagenti, sull'asse delle ordinate. Unisci i punti con una curva regolare. Per calcolare la velocità di reazione, è necessario trovare la pendenza di questa curva. Non preoccuparti: ti mostreremo come fare più avanti.

Unità di misura della velocità di reazione

Le unità di misura della velocità di reazione variano a seconda di ciò che si sta misurando. Tra gli esempi vi sono g s-1, cm3 s-1 or mol dm3 s-1.

Leggi della cinetica chimica

La cinetica chimica e la velocità di tutte le reazioni si basano su una legge fondamentale: il principio della teoria delle collisioni. È un concetto semplice, ma da esso possiamo ricavare molti dei fattori che influenzano la velocità di reazione.

Innanzitutto, definiamo la teoria delle collisioni.

Teoria della collisione

La teoria della collisione è una spiegazione della velocità di molte reazioni. Propone due concetti chiave: le particelle devono collidere con l'orientazione corretta e con un'energia sufficiente affinché si verifichi una reazione.

Le reazioni possono avvenire solo se due particelle si scontrano. Tuttavia, questo non è sufficiente. La teoria della collisione prevede che, per reagire, le particelle debbano avere anche l'orientazione corretta e l'energia sufficiente. Che cosa significa?

Utilizziamo come esempio la reazione tra il cloroetano e uno ione idrossido :OH-. Essi possono reagire insieme per formare un alcol, in un esempio di quelle che chiamiamo Reazioni di Sostituzione Nucleofila. Affinché la reazione avvenga, la coppia di elettroni solitari dell'atomo di ossigeno deve entrare in collisione con l'atomo di carbonio nel legame C-Cl. Non accadrà nulla se, ad esempio, l'atomo di idrogeno dello ione idrossido collide con l'altra estremità della catena dell'etano! Le molecole devono essere orientate nel modo giusto perché la reazione possa avvenire.

Orientazione cinetica chimica StudySmarterFigura 1. Le particelle devono collidere con l'orientazione corretta affinché si verifichi una reazione.

Ma l'orientazione non è l'unico requisito. Anche se lo ione idrossido e la molecola di cloroetano hanno un'orientezione corretta e collidono, potrebbero non reagire. Devono anche disporre di un'energia sufficiente. Questa energia è nota come energia di attivazione.

L'energia di attivazione è la quantità minima di energia necessaria per avviare una reazione chimica. Viene indicata con il simbolo Ea.

Le reazioni richiedono una certa energia iniziale per rompere i legami nei reagenti. La rottura dei legami è un processo endotermico, cioè richiede energia. L'energia viene poi rilasciata quando i legami si formano per ottenere i prodotti.

In sintesi, affinché una reazione abbia luogo, due particelle devono prima scontrarsi. Devono anche avere l'orientazione corretta. Infine, hanno bisogno di energia sufficiente. Se, e solo se, soddisfano tutti questi criteri, si verifica una reazione. Una collisione che dà luogo a una reazione si chiama collisione riuscita.

Fattori che influenzano la velocità di reazione

La teoria delle collisioni ci dice che le particelle devono collidere con l'orientazione corretta e con energia sufficiente affinché avvenga una reazione. Per aumentare la velocità di reazione, dobbiamo quindi cambiare una delle tre cose seguenti:

  • L'orientazione delle particelle.
  • L'energia delle particelle.
  • La frequenza delle collisioni delle particelle.

Questo, può essere fatto in diversi modi.

Superficie

L'aumento dell'area superficiale di un solido aumenta la velocità di reazione. Questo perché ci sono più particelle esposte sulla superficie del solido. Le particelle liquide, acquose o gassose possono entrare in collisione con queste particelle solide esposte, causando potenzialmente una reazione. Quindi, aumentando l'area superficiale, aumenta la frequenza delle collisioni.

Concentrazione

L'aumento della concentrazione di una soluzione aumenta la velocità di reazione. Ciò è dovuto al fatto che c'è un maggior numero di particelle di soluto in un dato volume, il che aumenta la frequenza delle collisioni.

Pressione

L'aumento della pressione di un gas aumenta la velocità di reazione. Analogamente all'aumento della concentrazione, aumenta il numero di particelle in un determinato volume e quindi la frequenza delle collisioni.

Temperatura

L'aumento della temperatura di una reazione aumenta la velocità di reazione. Questo per due motivi. Il riscaldamento delle particelle fornisce loro più energia. Una parte di questa viene trasformata in energia cinetica, il che significa che le particelle si muovono più velocemente. Ciò significa che si scontrano più frequentemente. Ma soprattutto, avere più energia significa che le particelle hanno maggiori probabilità di raggiungere l'energia di attivazione quando si scontrano. Il riscaldamento di una reazione non solo aumenta la frequenza delle collisioni, ma anche quella delle collisioni riuscite.

Catalizzatori

L'aggiunta di un catalizzatore aumenta la velocità della reazione. Questo perché i catalizzatori forniscono un percorso di reazione alternativo con un'energia di attivazione inferiore. Anche se non cambiano la frequenza delle collisioni, i catalizzatori aumentano la percentuale di collisioni riuscite.

Alcuni catalizzatori tengono anche le particelle in posizione, posizionandole nel modo giusto per farle scontrare con le particelle in transito. In questo modo si assicura che abbiano l'orientazione corretta.

Diagrammi di cinetica chimica

Ora che sappiamo cos'è la cinetica e abbiamo imparato a conoscere i fattori che influenzano la velocità di reazione, possiamo dedicarci ai grafici cinetici. Ci sono diversi tipi di grafici che si possono incontrare in cinetica. Ne esamineremo tre in particolare:

  • Diagrammi di entalpia
  • Distribuzioni di Maxwell-Boltzmann
  • Grafico della velocità di reazione

Diagrammi di entalpia

Un diagramma entalpico è un grafico che mostra alcune caratteristiche di una reazione, come l'energia di partenza dei reagenti, l'energia finale dei prodotti e l'energia di attivazione. I diagrammi entalpici sono noti anche come profili energetici.

Osservate il grafico qui sotto. È un ottimo esempio di diagramma entalpico per la formazione del cloruro di sodio. In questa reazione, il sodio reagisce con il cloro gassoso per produrre il sale cloruro di sodio.

Diagramma entalpia cinetica chimica StudySmarterFigura 2. Diagramma di entalpia per il cloruro di sodio.

Il grafico ci da alcune informazioni:

  • I prodotti hanno meno energia dei reagenti. Questo fa sì che la reazione sia una reazione esotermica: nel complesso, viene rilasciata energia.
  • La curva presenta un picco tra i reagenti e i prodotti. Questa è l'energia di attivazione di cui abbiamo parlato in precedenza. Per avviare una reazione, le particelle devono scontrarsi con un'energia sufficiente a superare questa barriera energetica.

Vediamo ora il diagramma entalpico di una reazione endotermica. Un esempio è la reazione tra carbonato di sodio e acido etanoico.

Diagramma entalpia cinetica chimica StudySmarterFigura 3. Digramma di entalpia per la formazione dell'etanoato di sodio.

Nota quanto segue:

  • I prodotti sono più in alto nel grafico rispetto ai reagenti. Ciò significa che hanno più energia e che la reazione è complessivamente endotermica.
  • La curva presenta ancora un picco che rappresenta l'energia di attivazione.

Torniamo ora a uno dei fattori che influenzano la velocità di reazione: la presenza di un catalizzatore. I catalizzatori riducono l'energia di attivazione richiesta da una reazione. Secondo voi, come cambia il diagramma entalpico della reazione?

Ebbene, il picco sarà più basso. Ricordiamo che il picco rappresenta l'energia di attivazione. Quindi, se l'energia di attivazione è minore, anche l'altezza del picco diminuirà. Lo si può vedere nel grafico sottostante.

Cinetica chimica diagramma entalpia catalizzatore StudySmarter

Figura 4. Diagramma entalpico per una reazione con e senza un catalizzatore.

Il punto più alto del grafico, in cima al picco, è noto come fase di transizione. A questo punto, tutti i legami all'interno dei reagenti si sono rotti, ma non si sono ancora formati nuovi legami e le molecole e gli atomi esistono come intermedi instabili. La rottura dei legami è un processo endotermico, cioè richiede energia, e a questo serve l'energia di attivazione.

Per approfondire i diagrammi entalpici, visita la sezione Variazioni di entalpia.

Distribuzione di Maxwell-Boltzmann

Un altro tipo di grafico che si trova in cinetica è il grafico relativo alla distribuzione di Maxwell-Boltzmann.

La distribuzione di Maxwell-Boltzmann è una funzione di probabilità che mostra la distribuzione dell'energia tra le particelle di un gas ideale.

Le diverse particelle all'interno di un gas hanno livelli di energia diversi. Alcune hanno molta energia, mentre altre ne hanno poca. La maggior parte ha una quantità media di energia. Possiamo tracciare questi livelli di energia su una distribuzione di Maxwell-Boltzmann, un grafico che mostra il numero di particelle sull'asse delle ordinate e l'energia sull'asse delle ascisse. Otteniamo qualcosa che assomiglia un po' a quanto segue. Si noterà che sono stati segnati tre punti: l'energia più probabile, l'energia media e l'energia di attivazione.

Cinetica chimica Maxwell-Boltzmann distribuzione StudySmarterFigura 5. Distribuzione di Maxwell-Boltzmann.

Che cosa ci dice?

  • L'area sotto il grafico rappresenta il numero totale di particelle nel sistema.
  • L'energia più probabile corrisponde all'energia posseduta dal maggior numero di particelle.
  • L'energia media corrisponde alla media aritmetica dei valori di energia posseduti delle particelle.
  • L'area sotto il grafico a destra dell'energia di attivazione rappresenta il numero di molecole che soddisfano o superano l'energia di attivazione. Maggiore è quest'area, maggiore è la percentuale di collisioni riuscite.

È possibile approfondire questo tipo di grafici in Distribuzione di Maxwell-Boltzmann. Potrai anche vedere come come la temperatura e la presenza di un catalizzatore influenzano la distribuzione.

Grafici della velocità di reazione

All'inizio dell'articolo abbiamo analizzato come si misura la velocità di reazione. Lo si fa misurando come cambia la quantità di reagenti o di prodotti nel tempo. Ora ci concentreremo sulla rappresentazione grafica di queste informazioni.

Torniamo all'esempio del carbonato di sodio e dell'acido etanoico. Questo produce il gas anidride carbonica CO2. Possiamo quindi misurare la velocità della reazione misurando il volume di anidride carbonica emesso. A tale scopo, utilizziamo una siringa per gas, effettuando letture a intervalli regolari e registrandole in una tabella. Possiamo quindi tracciare questi punti su un grafico con il tempo sull'asse delle ascisse e il volume sull'asse delle ordinate. Idealmente, i punti dei dati dovrebbero mostrare una curva regolare.

Cinetica chimica velocità di reazione StudySmarterFigura 6. Grafico che mostra il volume di gas emesso in funzione del tempo

Nota quanto segue:

  • La curva inizia in modo ripido. Ciò significa che una grande quantità di prodotto viene prodotta molto rapidamente e quindi la velocità di reazione è inizialmente elevata.
  • La curva si stabilizza gradualmente. Ciò significa che il prodotto viene prodotto meno rapidamente e quindi la velocità di reazione è più lenta.
  • Alla fine la curva si stabilizza completamente. A questo punto, non si produce più prodotto - la reazione è finita. In questo caso, ciò avviene a 80 secondi.

Velocità complessiva della reazione

Ricordiamo che la velocità di reazione è una misura della rapidità con cui si consumano i reagenti o si formano i prodotti in una reazione chimica. In questo caso, abbiamo misurato il volume di un prodotto liberato, CO2. Per calcolare la velocità di reazione complessiva, dividiamo la variazione di volume di CO2, per il tempo necessario a terminare la reazione. In questo caso, la reazione si ferma a 80 secondi, dopodiché non si produce più CO2.

Cinetica chimica velocità di reazione calcolo StudySmarterFigura 7. Calcolo della velocità complessiva di reazione.

Velocità complessiva di reazione

Per trovare le unità di misura della velocità di reazione, si considerano le unità delle due variabili che si stanno misurando. In questo caso, stiamo misurando il volume in cm3 e il tempo in secondi, s. L'equazione della velocità di reazione è volume ÷ tempo. Se sostituiamo le unità di misura in questa equazione, otteniamo cm3 ÷ s = cm3 s-1.

Velocità istantanea di reazione

A volte non si vuole trovare la velocità complessiva della reazione, ma calcolare la velocità in un particolare momento. A questo scopo, si traccia una tangente alla curva nel momento desiderato e si calcola la sua pendenza.

Supponiamo di voler trovare la velocità di reazione a 10 secondi.

  1. Per prima cosa, tracciare una tangente alla curva a 10 secondi. Si tratta di una linea retta che tocca la curva al punto 10 secondi.
  2. Quindi, segnare due punti qualsiasi sulla tangente. In questo caso abbiamo scelto i punti in cui t (tempo) = 0 e t = 30.
  3. Calcolare la variazione di altezza della tangente tra questi due punti. Nel nostro caso, l'altezza rappresenta il volume. Per farlo, si sottrae il volume a t = 0 dal volume a t = 30, utilizzando i valori presi dalla tangente, non dalla curva stessa. Ecco, .
  4. Calcolare la variazione di ampiezza del grafico tra questi due punti. Qui, .
  5. Trovare la pendenza della tangente dividendo la variazione di altezza per la variazione di larghezza. Qui, .

Ecco un diagramma di calcolo per aiutarvi a capire il processo.

Cinetica chimica velocità di reazione calcolo StudySmarterFigura 8. Calcolo della velocità istantanea di reazione.

Equazioni di cinetica chimica

Passiamo ora alle equazioni della cinetica chimica. Queste includono:

  • Equazioni differenziali
  • Equazioni della velocità
  • L'equazione di Arrhenius

Equazioni differenziali e equazioni della velocità

Le equazioni differenziali sono equazioni contenenti una variabile e una o più delle sue derivate.

Prendiamo il reagente A. Possiamo rappresentare la sua concentrazione con [A]. In termini matematici, la variazione di concentrazione è la derivata di [A]: . Ma ricorderete che la velocità di reazione è solo la variazione della quantità di reagenti o prodotti. Pertanto, è semplicemente un modo per rappresentare la velocità di reazione.

Nella cinetica chimica si utilizzano equazioni differenziali per mostrare come la velocità di reazione, , dipende dalla concentrazione di A, [A], in un particolare istante. Un esempio di equazione differenziale che è necessario conoscere è l'equazione della velocità.

L'equazione di velocità di una reazione chimica è un'equazione che collega la velocità di reazione alle concentrazioni delle specie coinvolte nella reazione.

Abbiamo già visto come la concentrazione influenzi la velocità di una reazione. Tuttavia, questo effetto non è sempre lineare. A volte la variazione della concentrazione di un particolare prodotto ha un effetto minimo sulla velocità di una reazione. A volte ha un effetto notevole e a volte non ha alcun effetto. L'equazione di velocità mette in relazione le concentrazioni dei reagenti con la velocità di reazione utilizzando potenze, chiamate ordini, e una costante di velocità, k. In genere assume la forma seguente:

Nota quanto segue:

  • k è la costante di velocità, un valore che varia per ogni reazione.
  • [A] rappresenta la concentrazione di A.
  • x rappresenta l'ordine della reazione rispetto ad A.
  • x + y è uguale all'ordine totale della reazione.

Le equazioni dei tassi sono un argomento importante. Ne troverete di più in Equazioni della velocità.

Equazione di Arrhenius

Sappiamo che cambiando la concentrazione di alcune delle specie coinvolte in una reazione si può modificare la velocità di reazione. Ma che dire degli altri fattori che influenzano la velocità di reazione, come la temperatura? Tutti questi fattori vengono abilmente combinati nella costante di velocità, k. Tuttavia, k è costante solo se si mantengono invariati la temperatura e il catalizzatore. Ciò è dimostrato dall'equazione di Arrhenius, che lega k a diversi altri fattori.

L'equazione di Arrhenius è un'equazione che fornisce una relazione tra la costante di velocità, la temperatura assoluta, l'energia di attivazione e il fattore preesponenziale.

Ecco come si presenta l'equazione di Arrhenius:

In questa equazione:

  • k è la costante di velocità.
  • A è il fattore preesponenziale.
  • e è il numero di Eulero.
  • Ea è l'energia di attivazione della reazione che stai studiando.
  • R è la costante dei gas, che si ritrova anche nella legge dei gas ideali.
  • T è la temperatura.

Nel complesso, l'espressione fornisce un'approssimazione di quante particelle all'interno di un gas soddisfano l'energia di attivazione della reazione a una certa temperatura. (Per maggiori informazioni su questo argomento, vedi la La Legge dei Gas Ideali).

Utilizzando questa equazione, possiamo vedere chiaramente come il cambiamento di alcune condizioni modifichi la velocità di reazione. Ad esempio, l'aumento della temperatura aumenta il valore di , il numero di particelle che soddisfano o superano l'energia di attivazione della reazione. Questo a sua volta fa aumentare k. La velocità di reazione dipende da k, quindi nel complesso la velocità di reazione aumenta.

Si tratta di un altro argomento pesante e questo articolo è solo un'introduzione alle meraviglie dell'equazione di Arrhenius. Per una spiegazione più dettagliata, consultare l'equazione di Arrhenius.

Applicazioni della cinetica chimica

Si può immaginare che il controllo della velocità di una reazione abbia molti usi diversi. Ad esempio, si potrebbe voler rallentare il decadimento di un prodotto o aumentare la velocità di una reazione industriale. La cinetica chimica ha quindi molte applicazioni. Tra queste vi sono:

  • Conservazione di farmaci e medicinali per aumentarne la durata.
  • Aggiunta di conservanti agli alimenti per evitare che vadano a male.
  • Scegliere il catalizzatore migliore per i processi industriali.
  • Decidere la temperatura ottimale per la cottura di biscotti e torte.
  • Datazione al radiocarbonio.

Cinetica chimica - Punti chiave

  • La cinetica chimica è una branca della chimica fisica che si occupa della velocità delle reazioni chimiche.
  • La velocità di reazione è una misura della velocità con cui si consumano i reagenti o si formano i prodotti in una reazione chimica. In altre parole, è la variazione della concentrazione dei reagenti o dei prodotti nel tempo.
  • La cinetica chimica si basa sulla teoria delle collisioni. La teoria delle collisioni afferma che le particelle devono scontrarsi con l'orientazione corretta e l'energia sufficiente per reagire.
  • I fattori che influenzano la velocità di reazione sono la temperatura, la pressione, la concentrazione, l'area superficiale e la presenza di un catalizzatore.
  • Il diagramma entalpico è un grafico che mostra alcune caratteristiche di una reazione, come l'energia di partenza dei reagenti, l'energia finale dei prodotti e l'energia di attivazione.
  • La distribuzione di Maxwell-Boltzmann è una funzione di probabilità che mostra la distribuzione dell'energia tra le particelle di un gas ideale.
  • Per calcolare la velocità di reazione, si traccia un grafico della variazione della quantità di prodotto o di reagente rispetto al tempo e si calcola la pendenza della curva.
  • L'equazione di velocità di una reazione chimica è un'equazione che collega la velocità di reazione alle concentrazioni delle specie coinvolte nella reazione.
  • L'equazione di Arrhenius è un'equazione che fornisce una relazione tra la costante di velocità, la temperatura assoluta, l'energia di attivazione e il fattore preesponenziale.
  • Le applicazioni della cinetica chimica comprendono i conservanti per alimenti e medicinali e l'uso di catalizzatori per accelerare le reazioni industriali.

Domande frequenti riguardo Cinetica chimica

La cinetica di reazione è la velocità di reazione ovvero la misura della velocità con cui si consumano i reagenti o si formano i prodotti in una reazione chimica. In altre parole, è la variazione della concentrazione dei reagenti o dei prodotti nel tempo. 

La velocità di una reazione chimica si calcola utilizzando l'equazione di velocità. Questa, mette in relazione le concentrazioni dei reagenti con la velocità di reazione utilizzando potenze, chiamate ordini, e una costante di velocità, k. In genere assume la forma seguente:


 Velocità= k [A]x [B]y

cm3 s-1

Per cinetica chimica si intende una branca della chimica fisica che si occupa della velocità delle reazioni chimiche.

Se i reagenti vengono consumati rapidamente e molti prodotti si formano in un batter d'occhio, allora la velocità di reazione elevata. Altre reazioni, invece, sono lente. Per esempio, l'arrugginimento di un chiodo di ferro può richiedere anni e anni. Il ferro, uno dei reagenti, si trasforma gradualmente in ossido di ferro, il prodotto. Poiché la variazione delle concentrazioni dei reagenti e dei prodotti è graduale, diciamo che questo processo ha una velocità di reazione lenta.  

Quiz Finale Cinetica chimica

Domanda

Che cos'è la cinetica chimica?

Visualizza la risposta

Risposta

La cinetica chimica è una branca della chimica che cerca di capire come può essere influenzata la velocità delle reazioni chimiche.


Visualizza la domanda

Domanda

La reattività degli agenti chimici è l'unico fattore che determina la velocità di una reazione chimica. Vero o falso?

Visualizza la risposta

Risposta

Vero

Visualizza la domanda

Domanda

Come si chiama lo studio della velocità delle reazioni chimiche?

Visualizza la risposta

Risposta

Cinetica, cinetica chimica o cinetica di reazione.  

Visualizza la domanda

Domanda

Che cos'è la teoria delle collisioni?

Visualizza la risposta

Risposta

La teoria delle collisioni afferma che la velocità di una reazione chimica è proporzionale al numero di collisioni tra le molecole reagenti.

Visualizza la domanda

Domanda

Che cos'è una collisione efficace? 

Visualizza la risposta

Risposta

Una collisione efficace è una collisione che dà luogo a una reazione chimica.

Visualizza la domanda

Domanda

Che cos'è l'energia di attivazione?

Visualizza la risposta

Risposta

È l'energia cinetica minima richiesta da una molecola reagente affinché avvenga una reazione.

Visualizza la domanda

Domanda

Che cos'è la distribuzione di Maxwell-Boltzmann? 

Visualizza la risposta

Risposta

La distribuzione di Maxwell-Boltzmann è una distribuzione di probabilità che mostra come si distribuiscono le velocità delle molecole in un gas ideale.

Visualizza la domanda

Domanda

La temperatura può influenzare la forma della curva di Maxwell-Boltzmann. Vero o falso?

Visualizza la risposta

Risposta

È vero. Le variazioni di temperatura possono modificare la forma della curva di distribuzione di Maxwell-Boltzmann. Poiché le molecole hanno meno energia cinetica a temperature più basse, le velocità delle molecole sono inferiori e la distribuzione ha un intervallo più piccolo. Quando la temperatura delle molecole aumenta, la distribuzione si appiattisce e le velocità delle molecole sono maggiori.

Visualizza la domanda

Domanda

Che cos'è un fattore cinetico? 

Visualizza la risposta

Risposta

Un fattore cinetico è un parametro che modifica l'evoluzione temporale di un sistema chimico, accelerando o rallentando una reazione chimica. 

Visualizza la domanda

Domanda

Quali variabili possono essere manipolate per accelerare le reazioni?

Visualizza la risposta

Risposta

Esistono diverse variabili sperimentali che influenzano la velocità di una reazione, come la temperatura, la pressione, la concentrazione e l'uso di catalizzatori. 

Visualizza la domanda

Domanda

Indicare tre modi per misurare la velocità di una reazione.


Visualizza la risposta

Risposta

Volume di gas emesso, diminuzione della massa, variazione del pH.

Visualizza la domanda

Domanda

Quali sono i due principi della teoria delle collisioni?


Visualizza la risposta

Risposta

Le particelle devono collidere con l'orientamento corretto e con un'energia sufficiente affinché si verifichi una reazione.

Visualizza la domanda

Domanda

Vero o falso? Le reazioni esotermiche non richiedono energia di attivazione.

Visualizza la risposta

Risposta

Vero

Visualizza la domanda

Domanda

Che cos'è l'energia di attivazione?


Visualizza la risposta

Risposta

L'energia di attivazione è la quantità minima di energia necessaria per avviare una reazione chimica.

Visualizza la domanda

Domanda

Una collisione che dà luogo a una reazione è nota come ________.

Visualizza la risposta

Risposta

Collisione produttiva

Visualizza la domanda

Domanda

Indicare tre fattori che influenzano la velocità di reazione.


Visualizza la risposta

Risposta

Temperatura, pressione, concentrazione, area superficiale, presenza di un catalizzatore.

Visualizza la domanda

Domanda

L'aumento della temperatura di una reazione aumenta l'energia potenziale elastica delle particelle. Vero o falso?

Visualizza la risposta

Risposta

Vero

Visualizza la domanda

Domanda

I catalizzatori aumentano la frequenza delle collisioni. Vero o falso? 


Visualizza la risposta

Risposta

Vero

Visualizza la domanda

Domanda

In una distribuzione di Maxwell-Boltzmann, esattamente la metà delle particelle ha un'energia superiore a _____.

Visualizza la risposta

Risposta

L'energia più probabile

Visualizza la domanda

Domanda

Come si calcola la velocità di reazione?


Visualizza la risposta

Risposta

Si divide la variazione di concentrazione dei reagenti o dei prodotti per il tempo impiegato. Per farlo, si traccia una tangente alla curva in un punto particolare e si calcola la sua pendenza.

Visualizza la domanda

Domanda

Nei grafici che mostrano la velocità di reazione:


Visualizza la risposta

Risposta

La curva inizia ripida e si stabilizza.

Visualizza la domanda

Domanda

Fornisci l'equazione generale della velocità di reazione.

Visualizza la risposta

Risposta

Velocità di reazione = k [A][B]y

Visualizza la domanda

Domanda

Le concentrazioni di tutti i reagenti influenzano la velocità di reazione. Vero o falso?

Visualizza la risposta

Risposta

Vero

Visualizza la domanda

Domanda

Vero o falso? Le specie che non fanno parte dell'equazione di reazione complessiva possono essere presenti nell'equazione di velocità.


Visualizza la risposta

Risposta

Vero 

Visualizza la domanda

Domanda

Indicare tre applicazioni della cinetica chimica.


Visualizza la risposta

Risposta

Conservazione dei farmaci, conservanti alimentari, datazione al radiocarbonio, accelerazione dei processi industriali.

Visualizza la domanda

Domanda

Che cos'è l'equazione di velocità?


Visualizza la risposta

Risposta

L'equazione di velocità di una reazione chimica è un'equazione che lega la velocità di reazione alle concentrazioni delle specie coinvolte nella reazione.

Velocità: k [A]x[B]y

Dove k è la costante di velocità, [A] e [B] sono le concentrazioni delle rispettive specie e x e y sono l'ordine di tali specie.

Visualizza la domanda

Domanda

Che cos'è la distribuzione di Maxwell-Boltzmann?

Visualizza la risposta

Risposta

Una funzione di probabilità che mostra la distribuzione dell'energia tra le particelle di un gas ideale.

Visualizza la domanda

Domanda

Cosa si trova sull'asse delle ordinate in un grafico della distribuzione di Maxwell-Boltzmann?


Visualizza la risposta

Risposta

Numero di particelle

Visualizza la domanda

Domanda

Cosa si trova sull'asse delle ascisse in un grafico della distribuzione di Maxwell-Boltzmann?

Visualizza la risposta

Risposta

Energia

Visualizza la domanda

Domanda

Cosa rappresenta l'area sotto la curva in un grafico della distribuzione di Maxwell-Boltzmann?

Visualizza la risposta

Risposta

Il numero totale di molecole.

Visualizza la domanda

Domanda

Aumento della temperatura di un sistema ______.

Visualizza la risposta

Risposta

Sposta il picco della curva verso destra

Visualizza la domanda

Domanda

Riduzione della temperatura di un sistema ______.

Visualizza la risposta

Risposta

Sposta il picco della curva verso sinistra

Visualizza la domanda

Domanda

Aggiunta di un catalizzatore _____.

Visualizza la risposta

Risposta

Aumenta la velocità di reazione

Visualizza la domanda

Domanda

Spiegare perché un piccolo aumento della temperatura porta a un grande aumento della velocità di reazione.

Visualizza la risposta

Risposta

 L'aumento della temperatura aumenta l'energia delle particelle. Ciò significa che un numero maggiore di esse raggiunge o supera l'energia di attivazione e quindi aumenta la probabilità di successo della collisione. Ciò significa anche che le particelle si muovono più velocemente e quindi hanno più collisioni al secondo.

Visualizza la domanda

Domanda

Nelle reazioni esotermiche, i prodotti hanno ____ energia rispetto ai reagenti.

Visualizza la risposta

Risposta

Di meno

Visualizza la domanda

Domanda

Che cos'è la teoria delle collisioni?

Visualizza la risposta

Risposta

Affinché si verifichi una reazione, le particelle reagenti, atomi o molecole, devono collidere e interagire tra loro in qualche modo: questa è la teoria delle collisioni. La teoria delle collisioni afferma che la velocità di una reazione chimica è proporzionale al numero di collisioni tra le molecole reagenti. Più spesso le molecole reagenti si scontrano, più spesso reagiscono tra loro e più veloce è la reazione.

Visualizza la domanda

Domanda

Che cos'è una collisione efficace?

Visualizza la risposta

Risposta

Solo una piccola parte delle collisioni provoca una reazione chimica: queste sono chiamate collisioni efficaci. Al contrario, le collisioni inefficaci non danno luogo a una reazione chimica.

Visualizza la domanda

Domanda

Come influisce la temperatura su una reazione chimica?

Visualizza la risposta

Risposta

A temperature più basse le molecole hanno meno energia cinetica. Quando la temperatura delle molecole aumenta, aumenta anche la loro energia cinetica, il che significa che le molecole si muovono più velocemente. Un leggero aumento della temperatura provoca un forte incremento del numero di molecole con energia cinetica superiore all'energia di attivazione, il che significa che la velocità di reazione aumenta.

Visualizza la domanda

Domanda

Che cos'è una reazione esotermica?


Visualizza la risposta

Risposta

Quando l'energia viene trasferita all'ambiente circostante, si parla di reazione esotermica e la temperatura dell'ambiente aumenta. In una reazione esotermica il livello di energia diminuisce. Questo perché l'energia termica viene ceduta all'ambiente circostante. Per questo motivo, si dice che una reazione è esotermica anche quando l'energia dei prodotti è inferiore a quella dei reagenti.

Visualizza la domanda

Domanda

Che cos'è una reazione endotermica?


Visualizza la risposta

Risposta

Quando l'energia viene assorbita dall'ambiente circostante, si parla di reazione endotermica e la temperatura dell'ambiente circostante diminuisce. In una reazione endotermica il livello energetico aumenta. Questo perché l'energia termica viene assorbita dall'ambiente circostante. Per questo motivo, una reazione si dice endotermica anche quando l'energia dei prodotti è maggiore di quella dei reagenti.

Visualizza la domanda

Domanda

Che cos'è l'entalpia?  


Visualizza la risposta

Risposta

L'entalpia è una misura della quantità di calore assorbita o rilasciata durante una reazione chimica. Si calcola sottraendo l'energia dei reagenti dall'energia dei prodotti.

Visualizza la domanda

Domanda

Che cos'è un catalizzatore?


Visualizza la risposta

Risposta

La catalisi è il processo di aumento della velocità di una reazione chimica mediante l'aggiunta di una sostanza nota come catalizzatore. I catalizzatori non vengono consumati nella reazione e rimangono invariati dopo di essa.

Visualizza la domanda

Domanda

Come fa un catalizzatore ad abbassare l'energia di attivazione di una reazione? 

Visualizza la risposta

Risposta

Un catalizzatore può abbassare l'energia di attivazione di una reazione

  • Fornendo una superficie su cui si svolgono le reazioni. Le molecole dei reagenti sono quindi orientate con un angolo favorevole per le collisioni, aumentando la probabilità di successo delle collisioni e accelerando così la reazione. 
  • Reagire con uno o più reagenti per formare intermedi che richiedono una minore energia per formare il prodotto di reazione finale, rigenerando il catalizzatore e aumentando la velocità di reazione.

Visualizza la domanda

Domanda

Le molecole reagiscono sempre quando si scontrano. Vero o falso?

Visualizza la risposta

Risposta

Vero

Visualizza la domanda

Domanda

Quali sono i due principi fondamentali della teoria delle collisioni?


Visualizza la risposta

Risposta

Le molecole devono collidere con l'orientamento corretto e con un'energia sufficiente perché si verifichi una reazione.

Visualizza la domanda

Domanda

Le reazioni esotermiche non hanno energia di attivazione. Vero o falso?

Visualizza la risposta

Risposta

Falso

Visualizza la domanda

Domanda

Quali fattori influenzano la velocità di reazione?


Visualizza la risposta

Risposta

  • La pressione
  • Concentrazione
  • La temperatura
  • Area di superficie
  • Catalizzatori

Visualizza la domanda

Domanda

Come si può aumentare la velocità di una reazione?


Visualizza la risposta

Risposta

  • Aggiungendo un catalizzatore.
  • Aumentare la pressione di un sistema gassoso.
  • Aumentare la concentrazione di un reagente.
  • Aggiungere un catalizzatore.
  • Aumentare la superficie dei reagenti.

Visualizza la domanda

Domanda

Nelle reazioni esotermiche, i prodotti hanno ____ energia rispetto ai reagenti.

Visualizza la risposta

Risposta

Meno

Visualizza la domanda

SCOPRI DI PIÙ RIGUARDO Cinetica chimica
60%

degli utenti non supera il quiz di Cinetica chimica! Tu lo passeresti?

INIZIA IL QUIZ

Discover the right content for your subjects

Iscriviti per sottolineare e prendere appunti. É tutto gratis.

Get FREE ACCESS to all of our study material, tailor-made!

Over 10 million students from across the world are already learning smarter.

Get Started for Free
Illustration