Appunti di Chimica

Materie:	Appunti
Categoria:	Chimica
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Data:	22.01.2002
Numero di pagine:	4
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– REAZIONI CHIMICHE ED ENERGIA -

Le reazioni chimiche che cedono calore all’ambiente sono chiamate REAZIONI ESOTERMICHE,al contrario le reazioni che assorbono calore dall’ambiente sono chiamate REAZIONI ENDOTERMICHE.La quantità di calore che può essere prodotto o assorbito durante le reazioni viene chiamato CALORE di REAZIONE.Anche le particelle che costituiscono le sostanze hanno energia cinetica e potenziale.Infatti l’energia termica posseduta da un corpo è dovuta alla somma dell’energia cinetica di ogni particella che lo compone.L’energia chimica è un’energia potenziale perché è determinata dalla posizione reciproca delle particelle.L’energia termica aumenta o diminuisce col variare di temperatura la materia,l’energia chimica varia solo quando ha luogo una reazione chimica o un cambiamento di stato.Il calore latente è il calore che viene assorbito o ceduto durante il passaggio di stato.Se i prodotti hanno meno energia chimica dei reagenti si ha una reazione esoenergetica,se i prodotti hanno più energia chimica dei reagenti si ha una reazione endoenergetica.Si ha un’unica unità di misura per l’energia,siccome ogni tipo di energia è convertibile nelle altre.L’unità di misura è il Joule (J).Il calore di reazione coincide con la variazione di entalpia (H).Le sostanze hanno una certa quantità di H e durante una reazione chimica a pressione costante si ha una variazione di H, ΔH = Hprodotti – Hreagenti.Se ΔH < 0 allora la reazione è ESOenergetica,se ΔH > 0 allora la reazione è ENDOenergetica.

– LA VELOCITÀ DELLE REAZIONI CHIMICHE -
La velocità di reazione è il tempo impiegato dai reagenti per trasformarsi in prodotti. La velocità di reazione chimica è data dalla variazione della concentrazione di un reagente o di un prodotto avvenuta in un determinato periodo di tempo.

variazione della concentrazione
V = ―――――――――――――――――
tempo impiegato

La velocità calcolata in questo modo sta ad indicare la velocità media. Infatti la velocità delle reazioni chimiche non è costante ma è maggiore all’inizio e diminuisce man mano che la reazione termina.La velocità della reazione viene determinata misurando o la diminuzione di concentrazione di un reagente o l’aumento di concentrazione di un prodotto che si verifica in un dato intervallo di tempo.Ogni reazione si verifica in tempi diversi.Questo dipende dalla natura dei reagenti.La velocità di una reazione chimica dipende:dalla concentrazione dei reagenti (> la conc. > la v) e dalla temperatura (> T° > v).Per aumentare la velocità di una reazione si possono portare i reagenti allo stato gassoso.La velocità in un sistema eterogeneo dipende dalla superficie di contatto dei reagenti (> la superficie > v);la velocità può essere aumentata anche tramite dei catalizzatori.La teoria delle collisioni chiama urti efficaci le collisioni fra particelle dei reagenti che hanno come risultato la trasformazione chimica.Affinché ciò avvenga sono necessarie due condizioni:le particelle devono essere orientate in un modo preciso,e devono possedere una quantità di energia cinetica sufficiente per superare le forze di repulsione degli elettroni di periferici e a spezzare i legami chimici.La quota supplementare di energia chimica che un corpo deve possedere al momento del contatto tra le particelle dei reagenti cambia da reazione a reazione e si chiama energia di attivazione (Ea).Le reazioni procedono sempre attraverso due o più stadi,cioè attraverso a una serie di reazioni più semplici.La successione di questi stadi è il meccanismo di reazione.I catalizzatori funzionano partecipando al processo e cambiando il meccanismo di reazione.Questi passaggi sono più veloci perché necessitano di una minore energia di attivazione.Quando un catalizzatore si trova in uno stato diverso dai reagenti si parla di catalisi eterogenea,se invece sono nello stesso stato si parla di catalisi omogenea.

– L’EQUILIBRIO CHIMICO –
Quando le reazioni avvengono in un sistema chiuso si arrestano prima che tutti i reagenti si siano trasformati in prodotti.A prima vista sembrerebbe che si sia fermata la reazione ma non è così:la trasformazione continua ad avvenire,ma alla stessa velocità avviene la trasformazione inversa.L’equilibrio raggiunto in un sistema chiuso è un equilibrio dinamico.Sappiamo che la velocità della reazione dipende principalmente dalla concentrazione dei reagenti.Quindi la velocità di reazione diminuisce man mano che procede la trasformazione (reazione diretta).Contemporaneamente la concentrazione dei prodotti partendo da zero comincia ad aumentare insieme alla velocità (reazione inversa).Quando le due velocità diventano uguali la reazione raggiunge lo stato di equilibrio.Sappiamo quindi che la reazione non si ferma ma il rilevamento delle concentrazione porta a dire che si è fermata.Il risultato dell’espressione che lega le concentrazioni all’equilibrio è un valore ben preciso che viene chiamato costante di equilibrio (Keq),che è costante a temperatura costante.Data la reazione: mA + nB ↔ qC + rD

[ C ]q · [ D ]r
Keq = ―――――――
[ A ]m · [ B ]n

Ricordando che la formula tra parentesi quadre significa concentrazione molare.Questa è la legge di azione e di massa.Il valore Keq fornisce indicazioni sulla tendenza ad avvenire di una reazione (> Keq >la quantità di prodotti che si ottengono dalla reazione; < Keq < la quantità di prodotti che si possono ottenere).Keq da informazioni sulla tendenza ad avvenire della reazione ma non sulla velocità.
Quando in un sistema chimico all’equilibrio si aumenta la concentrazione di uno dei reagenti l’equilibrio si sposta a destra:il nuovo equilibrio è caratterizzato da una maggiore concentrazione dei prodotti;al contrario se si diminuisce uno dei reagenti l’equilibrio si sposta a sinistra,caratterizzato da una minore concentrazione dei prodotti.
Quando in un sistema chimico all’equilibrio si diminuisce la concentrazione di uno dei prodotti l’equilibrio si sposta a destra e il nuovo equilibrio è caratterizzato da una minore concentrazione dei reagenti;se invece si aumenta la concentrazione dei prodotti l’equilibrio si sposta a sinistra,caratterizzato da una maggiore concentrazione dei reagenti.
Un aumento della temperatura fa cambiare il valore di Keq e questo modifica l’equilibrio:se si aumenta la temperatura l’equilibrio si sposta nella direzione della reazione endotermica (che assorbe calore);se si aumenta la temperatura l’equilibrio si sposta nella direzione della reazione esotermica (che cede calore).Se si vuole aumentare la resa,occorre considerare due situazioni:se la reazione è endotermica si deve aumentare la temperatura,se la reazione è esotermica si deve abbassare la temperatura.
Quando in un sistema chimico all’equilibrio si ha un aumento di pressione di conseguenza si ha una diminuzione del volume e l’equilibrio si sposta nella direzione che porta ad una diminuzione di molecole di materia allo stato gassoso.Se invece si diminuisce la pressione e si ha un aumento di volume,l’equilibrio si sposta nella direzione che porta ad un aumento delle molecole di materia allo stato gassoso.