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4a ESPERIENZA

FATTORI CHE INFLUENZANO FATTORI CHE INFLUENZANO LA VELOCITA’ DI UNA LA VELOCITA’ DI UNA REAZIONE CHIMICAREAZIONE CHIMICA

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ObiettiviObiettivi

Definizione di velocità

Osservare come e da cosa dipende la velocità di una reazione chimica

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I prodotti di una reazione chimica si possono formare spontaneamente solo se l’energia libera del sistema reagente diminuisce.

TERMODINAMICA E CINETICATERMODINAMICA E CINETICA

Dal valore di G° e dalla composizione iniziale si possono ottenere le composizioni all’ equilibrio.

Reagenti

G

Prodotti

Spontanea DG < 0

Prodotti

Non spontanea DG > 0

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Niente invece si può dire del tempo impiegato perché la reazione arrivi a completamento (equilibrio)

2 H2(g) + O2(g) 2 H2O(l)

Il controllo dei fattori che influenzano i tempi di reazione è di fondamentale importanza dal punto di vista pratico

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La branca della chimica che si occupa dello studio che riguarda l’evoluzione temporale delle reazioni chimiche si chiama Cinetica Chimica.

Essa si occupa di ricavare sperimentalmente la velocità di una data reazione chimica e le relazioni tra i vari parametri che la influenzano. Le informazioni sulla cinetica di una reazione possono essere ricavate solo per via sperimentale (nulla può essere detto nota la termodinamica della reazione)

CINETICA CHIMICACINETICA CHIMICA

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Come variano le concentrazioni nel tempo ?Come variano le concentrazioni nel tempo ?

A + 2B C + 2D A + 2B C + 2D Keq=3.75

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Velocità’ di comparsa di un prodottoVelocità’ di comparsa di un prodottoo di scomparsa di un reagenteo di scomparsa di un reagente

(Velocità media)

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VELOCITA’ di scomparsa o comparsaVELOCITA’ di scomparsa o comparsa(Velocità istantanea)

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DEFINIZIONE DI VELOCITA’ DEFINIZIONE DI VELOCITA’ (Che reagente, prodotto scegliere ?)

A + 2 B C + 2D

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FATTORI CHE INFLUENZANO LA VELOCITA’FATTORI CHE INFLUENZANO LA VELOCITA’

1) La natura della reazione in esame;

2) Modo di contatto dei reagenti (reazioni in fase omogenea e in fase eterogenea)

3) L’osservazione della dipendenza dagli altri parametri: temperatura, concentrazione, catalizzatori … sono lo scopo di questa esperienza.

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2 MnO MnO44-- + 5(COOH)2 + 6H+ 10 CO2 + 2Mn2+ + 8H2O

Lo ione permanganato (MnOMnO44--) è fortemente colorato in

violetto le altre specie sono praticamente incolori.(Lo ione manganoso, Mn2+, ha una colorazione rosa molto debole non osservabile alle concentrazioni di questa esperienza)

Usando un difetto dello ione permanganato è possibile osservare quando esso è scomparso e misurare il tempo complessivo impiegato dalla reazione per arrivare a completamento.Dalla concentrazione del permanganato e il coefficiente stechiometrico potremo quindi calcolare una velocità media di reazione (su tutto l’arco del tempo di reazione).

La velocità media ottenuta verrà messa in relazione con temperatura, con le concentrazioni dei reagenti e con la presenza di un catalizzatore.

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Leggi cineticheLeggi cinetiche

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Parte SperimentaleParte Sperimentale

Preparare le seguenti soluzioni:I) 5.00 dm-3 acido ossalico 0.130 mol dm-3

5.00 dm-3 KMnO4 0.0200 mol dm-3

II) (SOTTO CAPPA)

Sol – A (preparare e titolare per prima) Mescolare 1.50 dm3 della soluzione di acido ossalico (I) e 200 cm3

H2SO4 concentrato in matraccio da 2.00 dm3. Usare acqua per portare a volume.Sol – B (solo quando serve per l'ultimo esperimento) 1.50 dm3 della soluzione I KMnO4 e 200 cm3

H2SO4

concentrato in matraccio da 2.00 dm3. Usare acqua per portare a volume.

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I-a serie di prove(ripetere a ~0, ~20 (temperatura ambiente), ~40°C) Cambiano tutte le concentrazioniStesse moli di reagente – cambia il volume delle soluzioni

10 cm3 10 cm3 10 cm3 10 cm3

10 cm3

10 cm3

+20 cm3

10 cm3

+40 cm3

10 cm3

+60 cm3

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10 cm3

+30 cm3

15 cm3 15 cm3

15 cm3

15 cm3

20 cm3

+20 cm3

30 cm3

+10 cm3

40 cm3

II-a serie di prove (solo a ~20 °C) Cambia solo la concentrazionedell’acido ossalico.Volume costante (55 cm3)Stesse moli di KMnO4 e di acido

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III-a serie di prove(a ~20 °C) Presenza di un catalizzatore

30 cm3 30 cm3

30 cm3 30 cm3

catalizzatore

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Titolazione di acido ossalico e Permanganato di PotassioTitolazione di acido ossalico e Permanganato di Potassio

Le soluzioni permanganato di potassio e di permanganato vanno titolate. A ~60 °C la reazione di ossidazione dell’acido ossalico è sufficiente veloce da essere usata praticamente.Si mette un volume noto di acido ossalico in un bicchiere (in un caso la concentrazione è incognita nell'altro nota) - Il permanganato va messo in buretta (concentrazione nota nel primo caso, incognita nell'altro).Il punto equivalente si rileva facilmente - quando il permanganato è in eccesso la soluzione si colora permanentemente.(KMnO4 è anche l'indicatore)

2 MnO MnO44-- + 5(COOH)2 + 6H+ 10 CO2 + 2Mn2+ + 8H2O