Come influisce la temperatura su una reazione chimica

abbiamo visto nella lezione precedente, la velocità con cui avviene una reazione può essere molto importante per i risultati della reazione. Nell'ambito dell'indagine forense, la parte dell'indagine che si occupa maggiormente della velocità delle reazioni è l'indagine sulla morte. Sia l'ora della morte che i processi chimici che avvengono dopo la morte di una persona sono di grande interesse per un investigatore. Un chimico può usare la sua conoscenza di ciò che accade chimicamente a un corpo dopo la morte per aiutare a individuare sia il metodo che l'ora della morte. Per questa lezione discuteremo quei processi chimici che avvengono nel corpo immediatamente e nel tempo dopo la morte. Inizieremo con una spiegazione generale di come i chimici studiano i tassi di reazione.

Velocità di reazione

Le reazioni chimiche richiedono tempi di tempo variabili per il completamento, a seconda le caratteristiche dei reagenti e dei prodotti e le condizioni in cui avviene la reazione. La cinetica chimica è lo studio delle velocità di reazione, di come cambiano le velocità di reazione al variare delle condizioni e del meccanismo con cui procede la reazione.

Fattori che influenzano la velocità di una reazione

Ci sono cinque proprietà generali che possono influenzare la velocità di una reazione:

• La concentrazione dei reagenti. Più concentrato è, più veloce è il tasso.
• temperatura. Di solito le reazioni accelerano con l'aumentare della temperatura.
• Stato fisico dei reagenti. Le polveri reagiscono più velocemente dei blocchi: maggiore superficie e poiché la reazione avviene in superficie, otteniamo una velocità maggiore.
• La presenza (e la concentrazione/forma fisica) di un catalizzatore (o inibitore). Un catalizzatore accelera una reazione, un inibitore la rallenta.
• Leggero. La luce di una particolare lunghezza d'onda può anche accelerare un reazione

In che modo la temperatura influenza la velocità di una reazione chimica?

Perché due sostanze chimiche reagiscano, le loro molecole devono scontrarsi l'una con l'altra con energia sufficiente e nell'orientamento corretto affinché la reazione abbia luogo. Le due molecole reagiranno solo se hanno abbastanza energia. Riscaldando la miscela, si aumentano i livelli di energia delle molecole coinvolte nella reazione. L'aumento della temperatura significa anche che le molecole si muovono più velocemente e quindi si "urtano" l'una con l'altra più spesso. Più collisioni offrono maggiori opportunità di reazione.

In che modo i catalizzatori influenzano la velocità di una reazione?

I catalizzatori accelerano le reazioni chimiche. Sono necessarie solo quantità molto piccole di catalizzatore per produrre un drastico cambiamento nel tasso di la reazione. Ciò è dovuto al fatto che la reazione procede per un percorso diverso quando il catalizzatore è presente, riducendo essenzialmente l'energia di attivazione richiesta affinché la reazione abbia luogo.

In che modo la concentrazione influisce sulla velocità di una reazione?

L'aumento della concentrazione dei reagenti aumenterà la frequenza delle collisioni tra i due reagenti. Quando si verificano collisioni, non sempre si verificano una reazione (atomi disallineati o energia insufficiente, ecc.). Concentrazioni più elevate significano più collisioni e più opportunità di reazione.

Che effetto ha la pressione sulla reazione tra due gas?

Dovresti già sapere che gli atomi o le molecole in un gas sono molto sparsi. Affinché le due sostanze chimiche reagiscano, devono esserci collisioni tra le loro molecole. Aumentando la pressione, si comprimono le molecole insieme in modo da aumentare la frequenza delle collisioni tra di loro. È possibile aumentare facilmente la pressione semplicemente riducendo il volume del recipiente di reazione in cui si trovano i gas.

In che modo l'area superficiale influisce su una reazione chimica?

Se uno dei reagenti è un solido, l'area superficiale del solido influenzerà la velocità della reazione. Questo perché i due tipi di molecole possono urtare l'una contro l'altra solo all'interfaccia del solido liquido, cioè sulla superficie del solido. Quindi, maggiore è la superficie del solido, più veloce sarà la reazione. In una reazione chimica, non puoi semplicemente continuare a ingrandire il solido per ottenere più superficie poiché non saresti rapidamente in grado di inserirlo nel tuo recipiente di reazione. Ma è possibile aumentare la superficie di un solido tagliandolo. Pensala in questo modo, se hai una pagnotta hai 6 lati di superficie, giusto? E se lo tagliassi a metà? Allora avresti 12 lati di superficie, giusto? Ora alcuni di I lati sarebbero leggermente più piccoli della pagnotta originale, ma nel complesso la superficie è aumentata. Se si continua a tagliare il pane, si continua ad aumentare la superficie e si forniscono sempre più luoghi per la reazione.

Velocità

di

reazione

La velocità di una reazione è definita alla variazione della concentrazione nel tempo:

$$ \text{rate} = { \text{variazione della concentrazione} \over \text{variazione del tempo} } $$

Tasso Le espressioni descrivono le reazioni in termini di variazione delle concentrazioni di reagenti o prodotti nel corso del tempo. La velocità di una reazione può essere espressa da uno qualsiasi dei reagenti o prodotti della reazione.

Ci sono un paio di regole per scrivere le espressioni di velocità:

1. Alle espressioni per i reagenti viene assegnato un segno negativo. Questo perché il reagente viene utilizzato o diminuisce.
2. Espressioni per i prodotti sono positivi. Questo perché sono in aumento.
3. Tutte le espressioni di velocità per i vari reagenti e prodotti devono essere uguali tra loro per essere corrette. (Ciò significa che la stechiometria della reazione deve essere compensata nell'espressione)

Esempio

In un'equazione che è scritta: 2X + 3Y → 5Z, l'espressione del tasso sarebbe:

$$ - {1 \over 2} { d[X] \over dt } = - {1 \over 3} { d[Y] \over dt } = {1 \over 5} { d[Z] \over dt } $$

Questa espressione significa che la velocità con cui la molecola X sta scomparendo è 2/3 della velocità con cui Y sta apparendo e 2/5 della velocità con cui Z sta apparendo in base alla stechiometria (bilancia) della reazione. Questa relazione è determinata matematicamente moltiplicando entrambi i membri di ciascuna equazione per 2.

Esempio:

$$ 2 (- {1 \over 2} { d[X] \over dt }) = 2 (- {1 \over 3} { d[Y] \over dt })$$

= $$ - { d[X] \over dt } = - {2 \over 3} { d[Y] \over dt }$$

La d minuscola in da di [X] e t significa "il cambiamento in". Le parentesi stesse indicano la "concentrazione" di qualsiasi molecola si trovi al loro interno. Quindi l'espressione tasso indica la variazione della concentrazione nel corso della variazione del tempo.

Sperimentalmente, i chimici misurano la concentrazione di un reagente o di un prodotto in un periodo di tempo per vedere la velocità con cui le molecole scompaiono o appaiono.