Legge cinetica

Le reazioni chimiche sono i processi attraverso cui le sostanze modificano la propria composizione: sono trasformazioni della materia di tipo irreversibile.

Nelle espressioni che simboleggiano le reazioni, le molecole delle sostanze reagenti vengono indicate a sinistra di una freccia che mostra il senso in cui avviene la reazione e le molecole delle sostanze prodotte dalla reazione vengono indicate a destra.

Reagenti → Prodotti

Mentre la termodinamica esamina le condizioni che devono essere soddisfatte peché una certa reazione avvenga spontaneamente, la cinetica chimica esamina i fattori che influiscono sul tempo necessario perché una reazione giunga a completezza.

La velocità con cui avviene una reazione dipende dalla natura dei reagenti (si debbono rompere dei legami e formarne altri per avere i prodotti), ma anche da altri fattori quali la temperatura e la presenza di catalizzatori (composti che non partecipano direttamente alla reazione, ma facilitano la rottura di specifici legami).

Si definisce velocità di reazione la variazione della concentrazione dei reagenti o dei prodotti nel tempo.

Per la velocità di reazione dei reagenti, la cui concentrazione diminuisce nel tempo, si assume un valore negativo, mentre per quella dei prodotti, la cui concentrazione aumenta nel tempo, si assume un valore positivo.

Data una generica reazione

aA + bB → cC

è possibile esprimere la velocità di reazione tramite la seguente formula:

velocità di reazione

da cui è possibile dedurre che la velocità di reazione dipende dalla concentrazione A e B dei reagenti e C dei prodotti.

La velocità di reazione può essere espres-sa anche dalla seguente equazione cinetica:

dove gli esponenti m ed n non coincidono necessariamente con i coefficienti stechiometrici. La loro somma è detta ordine di reazione e k è detta costante cinetica.

L'equazione cinetica di una reazione viene ottenuta determinando sperimentalmente l'ordine di reazione rispetto a ciascuna specie reagente.

Possono esistere, anche se sono molto rare, delle reazioni di ordine zero per le quali la velocità di reazione è indipendente dalla concentrazione. Ad esempio alcune reazioni di decomposizione di solidi o di ossidazione di certi metalli, oppure ancora reazioni catalizzate che coinvolgono gas.

Un esempio di reazione del primo ordine è quello della reazione di decadimento β del 14C a 14N usata per la datazione dei reperti archeologici.

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