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Ordine di reazione

DefinizioneModifica

Data una generica reazione (diretta o irreversibile):

aA + bB → cC + dD

la legge cinetica è del tipo:

 

k è una costante positiva detta costante di velocità della reazione, e rappresenta la velocità iniziale della reazione quando i reagenti hanno concentrazione unitaria; m ed n sono degli esponenti non necessariamente uguali ad a e b. Il valore di k, a discapito del nome, non è costante e varia con la temperatura del sistema.

Si definisce ordine globale di reazione la somma di m con n:

 

Si definisce ordine parziale di reazione, riferito ad una singola specie reagente, l'esponente che accompagna la specie presa in esame nella legge cinetica:

 
 

Reazioni dirette di ordine zeroModifica

Si chiamano reazioni di ordine zero quelle reazioni la cui velocità è indipendente dalla concentrazione dei reagenti. Questo non è un comportamento raro.

La legge cinetica è:

 

Reazioni dirette del primo ordineModifica

 
Grafico caratteristico delle reazioni di primo ordine. Si ottiene diagrammando il logaritmo naturale della concentrazione di A in funzione del tempo

Le reazioni del primo ordine sono quelle reazioni la cui velocità dipende dalla concentrazione di un solo reagente elevato ad un esponente pari ad 1.

 

La velocità istantanea di reazione globale coincide con la velocità istantanea di reazione di A, reagente che man mano diminuisce. Vale allora che  . Quindi:

 
 

integrando fra   e t generico avremo:

 

e risolvendo l'integrale:

 

Reazioni dirette del secondo ordineModifica

 
Grafico caratteristico delle reazioni di secondo ordine. Si ottiene diagrammando 1/[A] in funzione del tempo

Le reazioni del secondo ordine sono quelle reazioni la cui velocità dipende dalla concentrazione di uno o più reagenti in modo tale che la somma degli esponenti sia pari a 2.

 

La velocità istantanea di reazione globale coincide con la velocità istantanea di reazione di A, reagente che man mano diminuisce. Vale allora che  . Quindi:

 

Scambiamo l'ordine dei termini in modo da applicare il metodo di separazione delle variabili:

 

integrando fra t=0 e t generico avremo:

 

Risolvendo l'integrale otteniamo:

 

Reazioni dirette di ordine NModifica

Si chiamano reazioni di ordine N (N non nullo positivo, intero o semi-intero e diverso da 1) quelle reazioni la cui velocità dipende dalla concentrazione di uno o più reagenti in modo tale che la somma degli esponenti sia pari a N.

La legge cinetica è:

 

La velocità istantanea di reazione globale coincide con la velocità istantanea di reazione di A, reagente che man mano diminuisce. Vale allora che  . Quindi:

 

riarrangiando:

 

integrando fra t=0 e t generico avremo:

 

Dall'integrazione otteniamo:

 

NoteModifica

BibliografiaModifica

  • Paolo Silvestroni, Fondamenti di chimica, 10ª ed., CEA, 1996, pp. 353-355, ISBN 88-408-0998-8.

Voci correlateModifica

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