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Reazioni chimiche - Bilanciamento di un'equazione chimica, Cinetica chimica

chimica


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REAZIONI ED EQUAZIONI CHIMICHE: SEMPLICI PROBLEMI STECHIOMETRICI

Reazioni chimiche

Una reazione chimica è il risultato della collisione tra particelle e definisce un cambiamento chimico. Condizioni necessarie per cui una collisione si risolvono in una reazione sono:

-         formazioni di una strutt 919h77j ura stabile (regola dell'ottetto)

-         giusto orientamento delle particelle (reazioni ioniche molto veloci, reazioni covalenti meno veloci)

-         energia

Le sostanze di partenze sono chiamate reagenti, quelle che si formano denominate prodotti. Per simboleggiare un'equazione chimica si fa uso di una freccia, ai lati della quale devono figurare lo stesso numero di atomi di ciascun elemento.

I coefficienti stechiometrici sono quei numeri che compaiono davanti agli elementi e vanno a moltiplicare le formule chimiche presenti nell'equazione chimica. I coefficienti stechiometrici indicano inoltre il numero di moli di ogni sostanza che reagisce o viene prodotta nel corso di una reazione.



Bilanciamento di un'equazione chimica

Regole fondamentali da rispettare nel bilanciamento di un'equazione chimica sono:

-         Bilanciare per primo gli elementi che compaiono nel minor numero di formule chimiche

-         Successivamente bilanciare l'elemento che compare nel maggior numero di formule

-         Non andare mai a modificare i pedici degli elementi il che significherebbe andare a mutare le proprietà delle formule.

-         Non sostituire mai i pedici degli elementi

Cinetica chimica

La cinetica studia le velocità di una reazione. Per velocità di una reazione si intende la variazione di una specie nell'unità di tempo

A  +  B ®  C

V=  D[A]        

   Dt

I fattori che influenzano la velocità di una reazione chimica sono:

-         natura dei reagenti: reagenti di piccole dimensioni, danno vita a reazioni veloci; reagenti di grandi dimensioni danno vita a reazioni meno veloci

-         Contatto tra i reagenti: la velocità varia a seconda che si tratti di reazioni omogenee e reazioni eterogenee

-         Concentrazione dei reagenti: molecole in piccolo spazio causano numerose collisioni

-         Temperatura di reazione: maggiore temperatura, collisioni più frequenti; minore temperatura, collisioni meno frequenti.

L'equazione cinetica è un'equazione che esprime la velocità istantanea in funzione delle concentrazioni delle specie che partecipano ala reazione.

Ordine delle reazioni

L'ordine di una reazione si stabilisce in base alla somma degli esponenti con cui compaiono le concentrazioni nella legge della velocità. Tali esponenti non corrispondono ai coefficienti dell'equazione bilanciata e si ricavano solo sperimentalmente. A volte possono corrispondere ai coefficienti stechiometrici di una reazione.

Reazioni di ordine zero: la velocità non dipende dalla concentrazione dei reagenti ma dalla concentrazione di altri fattori come i catalizzatori. In una reazione di ordine zero, la concentrazione del reagente diminuisce a velocità costante fino all'esaurimento del reagente. Inoltre è indipendente dalla concentrazione del reagente e rimane costante fino a quando non sia consumato tutto il reagente, poi si annulla bruscamente.

A  +  B  ® PRODOTTI




V = k [A]n [B]m

Ordine di reazione=n + m

Reazioni di primo ordine: in una reazione di primo ordine, la concentrazione del reagente diminuisce con il trascorrere del tempo in maniera esponenziale.

A ® prodotti

V =  k [A]

Reazioni di secondo ordine: in una reazione di secondo ordine, la velocità è proporzionale al quadrato della concentrazione.

A + B ® prodotti         v = k [A] [B]

A + A ® prodotti             v = k [A]2

Teoria degli urti

Secondo tale teoria, una reazione può avere luogo solo se due molecole si urtino con un'energia cinetica almeno uguale all'energia di attivazione. L'energia d'attivazione corrisponde all'energia minima necessaria affinché la reazione abbia luogo.

La Catalisi

Vi sono casi in cui è necessario accelerare la velocità di reazione senza però aumentare la temperatura. Si impiegano quindi dei catalizzatori, sostanze che aumentano la velocità di reazione senza però consumarsi. E' sufficiente una piccola quantità di catalizzatore che riesce ad agire ripetutamente. Il catalizzatore mette a disposizione un diverso percorso reattivo con energia di attivazione inferiore. Possono essere omogenei o eterogenei.

Un catalizzatore è omogeneo se è nella stessa fase dei reagenti. Un catalizzatore è eterogeneo se si trova in una fase diversa da quella dei reagenti.

I catalizzatori biologici sono gli enzimi che agiscono modificando le molecole di substrato per favorire la reazione. Gli enzimi sono proteine che contengono un sito attivo simile ad una fenditura. Il substrato, che è la molecola su cui va ad agire l'enzima, si incastra a mò di chiave nella fenditura dell'enzima. Tale meccanismo è denominato meccanismo dell'adattamento indotto.







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