Chimica unità 3

reazioni chimiche: cinetica e equilibrio

quali sono i fattori che influenzano la velocità di reazione?

temperatura, concentrazione reagenti, supeficie di contatto, presenza catalizzatore

all’aumentare di ognuno di questi fattori aumenta la velocità di reazione

come cambia la velocità se sono presenti dei reagenti con legami ionici o con legami covalenti?

la rottura dei legami ionici è veloce mentre la rottura dei legami covalenti è molto più lenta perché la quantità di energia richiesta è maggiore

Perché la dissociazione dei composti ionici può essere più rapida della rottura dei legami covalenti?

Perché in un solvente polare gli ioni vengono stabilizzati e separati facilmente, mentre rompere un legame covalente richiede il superamento di una maggiore barriera energetica e spesso avviene attraverso un preciso meccanismo di reazione.

che vuol dire che i reagenti devono urtarsi in modo efficace?

per far avvenire la reazione:
energia degli urti > energia di attivazione
le molecole devono essere orientate correttamente

legge di arrhenius

k= A *e^-(Ea/RT)

• k = costante cinetica → indica quanto è veloce la reazione

• A = tiene conto della frequenza e dell'orientamento degli urti efficaci

• Ea = energia di attivazione

• R = costante dei gas

• T= temperatura assoluta, in Kelvin

la cosa importante che ci dice questa legge è che la velocità aumenta con la temperatura

perché la velocità di una reazione aumenta con la temperatura?

Perché aumentando la temperatura, aumenta l'energia cinetica delle particelle e quindi aumenta la quantità di molecole che riesce a superare la barriera dell'energia di attivazione.

cosa vuol dire catalisi?

accelerazione di una reazione grazie a un catalizzatore

catalizzatore

permette alla reazione di seguire un meccanismo diverso con un energia di attivazione più bassa.

Non viene consumato durante la reazione.

cos’è un enzima?

un catalizzatore nelle reazioni biologiche

nelle reazioni biologiche che catalizzatori sono presenti?

gli enzimi

equilibrio chimico

velocità reazione diretta = velocità reazione inversa

(la reazione non si ferma ma continuano ad avvenire entrambe)

come sono le concentrazioni all’equilibrio?

all’equilibrio le concentrazioni dei reagenti e dei prodotti sono costanti nel tempo ma non sono necessariamente uguali

formula costante di equilibrio

Per aA+bB → cC+dD

Si usano le concentrazioni all'equilibrio e i coefficienti stechiometrici diventano gli esponenti.

k»1 cosa indica?

equilibrio spostato verso i prodotti

K«1 cosa indica?

equilibrio spostato verso i reagenti

K≈1 cosa indica?

che non sono favoriti ne i reagenti ne i prodotti.

l’equilibrio non e spostato ne a destra ne a sinistra

le concentrazioni di quali sostanze non vengono inserite nell’espressione della costante di equilibrio Kc?

le concentrazioni dei solidi puri (s) e dei liquidi puri (l)

cos’è lo stato stazionario di una reazione?

Condizione in una reazione a + stadi in cui la concentrazione di un intermedio di reazione rimane pressoché costante perché la sua velocità di formazione è circa uguale alla velocità di consumo.

principio di Le Châtelier

Se un sistema subisce una perturbazione (variazione di temperatura, pressione, concentrazione) l’equilibrio si sposta per contrastare il cambiamento.

come può essere anche chiamato il principio di Le Châtelier?

Principio dell’equilibrio mobile

Cosa succede se aumenta la concentrazione dei prodotti secondo Le Châtelier?

L'equilibrio si sposta verso sinistra, favorendo la reazione inversa che consuma i prodotti e forma reagenti.

Cosa succede se aumenta la concentrazione dei reagenti secondo Le Châtelier?

L'equilibrio si sposta verso destra, favorendo la formazione dei prodotti.

Cosa succede aumentando la pressione in un equilibrio gassoso?

L'equilibrio si sposta verso il lato con meno moli di gas, per contrastare l'aumento di pressione.

diminuendo il numero di moli di gas diminuisce la pressione (P=nRT/V) (ci sono meno particelle di gas che vanno a sbattere contro le pareti), contrastando l'aumento iniziale.

Cosa succede all'equilibrio se aumento la temperatura?

Si sposta verso la direzione endotermica, cioè quella che assorbe il calore aggiunto. (il calore che aumenta va considerato come un prodotto quindi per contrastarlo l’equilibrio si sposta a sinistra verso i reagenti)

(se la temperatura diminuisce avviene esattamente l’opposto e viene considerato un reagente, reazione esotermica)

quoziente di reazione

Il quoziente di reazione Q serve a capire in quale direzione evolverà una reazione per raggiungere l'equilibrio.

La cosa fondamentale è che ha la stessa espressione della costante di equilibrio K, ma viene calcolato in un momento qualsiasi (conc. istantanee), non necessariamente all'equilibrio.

Q<K → reazione verso destra (prodotti)

Q>K → reazione verso sinistra (reagenti)

Q=K → equilibrio.

Q>K

reazione spostata verso sinistra (reagenti)

ΔG>0

reazione non spontanea

la reazione non è favorita termodinamicamente in quella direzione. Può avvenire se viene fornita energia → reazione endoergonica.

ΔG<0

reazione spontanea

La reazione è esoergonica e spontanea nella direzione considerata, perché rilascia energia libera.

Kps

prodotto di solubilità

rappresenta il limite di concentrazione degli ioni in soluzione quando la soluzione è satura.

prodotto di solubilità

Kps

serve per capire quanto un sale poco solubile riesce a sciogliersi (dissociarsi) in acqua e se si forma un precipitato

relazione tra prodotto ionico Q e prodotto di solubilità Kps

effetto ione comune

L'aggiunta di uno ione già presente nell'equilibrio di solubilità sposta l'equilibrio verso la formazione del solido, diminuendo la solubilità del sale.