Cinetica chimica

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Introduzione

Cinetica chimica Branca della chimica fisica che si occupa dello studio della velocità delle reazioni chimiche e dei fattori da cui essa dipende. La velocità di reazione può variare molto, a seconda delle specie chimiche coinvolte e delle condizioni ambientali in cui la trasformazione avviene: può essere elevatissima, come nei processi di combustione istantanea delle sostanze esplosive, o impercettibile, come nel processo di formazione della ruggine. La sua conoscenza può essere utile, ad esempio, nella messa a punto e nell’ottimizzazione dei processi chimici industriali.

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Velocità di reazione

La velocità di reazione è definita come la variazione della concentrazione di uno dei reagenti o dei prodotti nell’unità di tempo. Detta ΔC la variazione della concentrazione di una delle specie chimiche coinvolte e Δt l’intervallo di tempo considerato, in formule si scrive:

v = ΔC/Δt

Per misurare sperimentalmente la velocità di reazione, si valuta la concentrazione della specie chimica prescelta a intervalli di tempo regolari e in condizioni di temperatura costante. La misura fornisce un valore medio, tanto più attendibile quanto più piccolo è l’intervallo di tempo. Per non alterare le condizioni di reazione, più che con metodi chimici, che in genere impongono un prelievo costante della specie misurata, si adottano tecniche fisiche, come la misura della variazione di pressione nel recipiente (nel caso che alla reazione prenda parte una sostanza gassosa) o la variazione di specifiche proprietà ottiche del sistema.

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Fattori che influenzano la velocità di reazione

Diversi sono i fattori da cui dipende la velocità di reazione. I più importanti sono la temperatura, la concentrazione dei reagenti, la superficie di contatto tra di essi e la presenza di catalizzatori.

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Temperatura

Quando si misura la velocità di una reazione, si deve procedere in condizioni di temperatura costante. La temperatura, infatti, è uno dei principali fattori che influiscono sul ritmo di avanzamento di una trasformazione chimica. In particolare, un suo incremento produce un aumento della velocità di agitazione termica delle molecole dei reagenti e quindi del numero di urti tra di esse. Poiché la collisione tra le molecole dei reagenti è condizione necessaria perché avvenga la trasformazione, ne segue che un aumento della temperatura produce un aumento della velocità di reazione. In genere, a un aumento di circa 10 °C corrisponde un raddoppio della velocità di reazione.