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Home Chimica Generale

Controllo cinetico e termodinamico a confronto

di Chimicamo
15 Gennaio 2023
in Chimica Generale, Chimica
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Controllo cinetico e termodinamico a confronto-chimicamo

Controllo cinetico e termodinamico a confronto-chimicamo

Il controllo cinetico indica se:

  • Una reazione può avvenire in modo più o meno veloce determinando la velocità in determinate condizioni
  • Si può superare la barriera energetica tra reagenti e prodotti
  • Avviene la transizione

Il controllo termodinamico indica se:

  • Una reazione può avvenire spontaneamente
  • Un sistema è in un equilibrio stabile o metastabile
  • È presente energia sufficiente a superare l'energia di attivazione

In una reazione chimica i reagenti vengono convertiti in prodotti attraverso un processo che può essere descritto dal meccanismo attraverso il quale avviene .

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Nel corso di essa si rompono determinati legami, si forma almeno un intermedio  che ha un'energia maggiore rispetto a quella dei reagenti detta energia di attivazione, ed infine si formano i prodotti.

La velocità  determina in quanto tempo si raggiunge lo stato di equilibrio.

LEGGI ANCHE   Sistema termodinamico

La differenza tra l'energia dei prodotti e quella dei reagenti rappresenta la variazione di energia libera ΔG° che è correlata alla costante di equilibrio K secondo l'equazione ΔG° = – RT ln K

Se ΔG° è minore di zero il prodotto è termodinamicamente più stabile dei reagenti e la reazione viene detta esoergonica mentre se ΔG° è maggiore di zero il prodotto è termodinamicamente meno stabile dei reagenti è detta endoergonica.

La differenza tra l'energia dei reagenti e quella dell'intermedio a maggiore energia è detta energia di attivazione: se l'energia di attivazione è elevata la reazione avviene lentamente mentre se tale valore è piccolo avviene rapidamente.

In una reazione spontanea la variazione di energia libera deve essere minore di zero dove

ΔG° = ΔH° – T ΔS°

In cui  ΔH° è la variazione di entalpia, T la temperatura espressa in gradi Kelvin e ΔS° è la variazione di entropia.

Fattori che determinano la possibilità che avvenga una reazione

I fattori che determinano la possibilità che avvenga una reazione sono quello cinetico e quello termodinamico.

L'aspetto termodinamico attiene solo lo stato finale del sistema e non il meccanismo di reazione. Una reazione spontanea avviene sotto il controllo termodinamico e il reagente viene trasformato nel composto più stabile richiedendo, in genere,  elevate temperature e tempi lunghi.

 

L'aspetto cinetico dipende dal numero di collisioni che avvengono tra i reagenti in un dato tempo, dalla frazione di collisioni che avvengono con un'energia sufficiente per raggiungere il valore dell'energia di attivazione e dalla frazione di collisioni che avvengono con la dovuta orientazione.

Una reazione che avviene sotto il controllo cinetico si verifica a temperature più basse e in tempi più rapidi in modo che avvenga solo la reazione più veloce.

Aspetto termodinamico e cinetico a confronto

Per una reazione irreversibile in condizioni blande e irreversibile in condizioni energiche vi è una temperatura alla quale si ha la variazione tra prodotto cinetico e prodotto termodinamico.

In tabella viene riportato un confronto tra aspetto termodinamico e aspetto cinetico

Aspetto termodinamico Aspetto cinetico
È relazionato alla stabilità del prodotto È relazionato alla velocità con cui si ottiene un prodotto
Ad elevate temperature  è sotto il controllo termodinamico e si ottiene il prodotto più stabile A basse temperature  è sotto il controllo cinetico e si ottiene il prodotto che si forma più rapidamente
Il prodotto termodinamico prevale a temperature più alte quando la reazione è reversibile Il prodotto cinetico prevale a temperature più basse quando la reazione non è reversibile

 

 

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Tags: costante di equilibrioenergia di attivazioneenergia liberaentalpiaentropianumero di collisioniSistema termodinamico

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Maurizia Gagliano, Dottore in Chimica e Docente. Massimiliano Balzano, Dottore in Scienza e Ingegneria dei Materiali.

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Il Progetto Chimicamo

Massimiliano Balzano, ideatore e creatore di questo sito; dottore di Scienza e Ingegneria dei Materiali presso l’Università Federico II di Napoli. Da sempre amante della chimica, è cultore della materia nonché autodidatta. Diplomato al Liceo Artistico Giorgio de Chirico di Torre Annunziata.


Maurizia Gagliano, ha collaborato alla realizzazione del sito. Laureata in Chimica ed iscritta all’Ordine professionale. Ha superato il concorso ordinario per esami e titoli per l’insegnamento di Chimica e Tecnologie Chimiche. Docente.

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