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Velocità di una reazione e pressione-chimicamo

Velocità di una reazione e pressione

  |   Chimica, Chimica Fisica

La velocità di una reazione è  determinata misurando la dipendenza dal tempo di alcune proprietà che possono essere correlate alle quantità di reagente o di prodotto.

La velocità di una reazione è la misura della variazione di concentrazione dei reagenti o dei prodotti nell’unità di tempo.

Una reazione del reazione del primo ordine è una reazione la cui velocità dipende linearmente dalla concentrazione di un reagente Si può dimostrare che detta [A] la concentrazione iniziale del reagente A e detta [Ao] la concentrazione del reagente A dopo un certo tempo t si ha:

ln[A]/[Ao] = -kt

Se la reazione avviene in fase gassosa  si può sostituire ad [A]  e ad [Ao] le loro pressioni.

Dall’equazione di stato dei gas si ha che p/RT = n/V

Pertanto pA/RT = nA/V = [A]

E analogamente pO/RT = [Ao]

Si ha quindi:
ln (pA/RT / pO/RT) = – kt

E semplificando ln pA / pO= – kt

Da cui ln pA = – kt + ln po che rappresenta una retta di pendenza –k e si intercetta ln po

Mostriamo ora come si possono usare le misure di pressione per studiare la cinetica di una reazione.

Si consideri la decomposizione dell’azometano:

CH3-N=N-CH3(g) → N2(g) + C2H6(g)

Tabella

La velocità della reazione è studiata misurando la pressione parziale dell’azometano in funzione del tempo. A 300 °C si ottengono i seguenti valori:

Tempo (s)

Pressione parziale dell’azometano (mm Hg)

0

284

100

220

150

193

200

170

250

150

300

132

Innanzi tutto bisogna determinare se la reazione è del primo ordine.

Tabella logaritmica

Riportiamo il logaritmo naturale delle pressioni parziali:

Tempo (s)

ln pA

0

5.649

100

5.394

150

5.263

200

5.136

250

5.011

300

4.883

La pendenza della retta può essere calcolata:

pendenza = 4.883 – 5.649/ 300 s -0 s = – 0.00255 s-1

poiché la pendenza è –k allora k = 0.00255 s-1

quando t = 0 allora ln pA = 5.649

Abbiamo quindi tutti i dati per rappresentare graficamente i dati sperimentali e si ottiene una retta con l’andamento tipico delle reazioni del primo ordine:

reazione del primo ordine

di cui abbiamo determinato la costante di velocità.

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