Dott. Michele Orlandi

Università di Ferrara - Dipartimento di Chimica

Studio della velocità di reazioni chimiche

Cinetica Chimica

Interazione materia - luce

Spettrofotometria Uv-Visibile

REAZIONE CHIMICA ALL’EQUILIBRIO

REAGENTI PRODOTTI

Aa + bB cC + dD

K =[A]a [B]b

[C]c[D]d

- Ogni reazione chimica tende spontaneamente all’equilibrio- L’equilibrio è dinamico- All’equilibrio le [ ] di reagenti e prodotti restano invariate nel tempo

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Cinetica chimica

CINETICA DI UNA REAZIONE

Studio della velocità con cui avviene una reazione e dei fattori che la influenzano.

UTILITA’ PRATICA: ci dice in quanto tempo il sistema raggiunge l’equilibrio. Sta alla base di ogni progettazione e ottimizzazione di

processi chimici produttivi.

RILEVANZA TEORICA: permette di ottenere informazioni sul meccanismo di reazione.

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Cinetica chimica

In che modo ci si accorge che la reazione è partita e va avanti?

Le concentrazioni dei reagenti diminuiscono nel tempo

Le concentrazioni dei prodottiaumentano nel tempo

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Cinetica chimica

Legge cinetica integrata del primo ordine

Permette di ottenere la concentrazione del reagente in qualsiasi istante successivo all’inizio della reazione

A prodotti

v = - [A] / t

v = - d[A] / dt = k [A]

ln[A]t = ln[A]0 -kt

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Cinetica chimica

Velocità di reazione:

La velocità di una reazione dipende dalle concentrazioni dei reagenti

Aa + bB cC + dD

v = k [A]m [B]n

Fattori che determinano la velocità:

1. Natura dei reagenti

2. Concentrazione dei reagenti

3. Temperatura

4. Presenza di un catalizzatore

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Cinetica chimica

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Cinetica chimica

urto fra reagenti

formazione del complesso attivato

prodotti

Tempo in cui la concentrazione di una specie si riduce a 1/2 del suo valore iniziale:

[A]t1/2 = [A]0/2

Tempo di dimezzamento

legato alla costante di velocità da:

t1/2 = ln2/k

hhc

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Spettrofotometria Uv-Visibile

Interazione luce-materia: assorbimento

h

2/9

Spettrofotometria Uv-Visibile

A : Assorbanza : Coefficiente di estinzione molarel : Cammino otticoC : Concentrazione

A = log10(I0/I) A = * l * C

3/9

Spettrofotometria Uv-Visibile

Legge di Lambert-Beer

Spettrofotometro Mono-Raggio

4/9

Spettrofotometria Uv-Visibile

Spettrofotometro a Doppio Raggio

5/9

Spettrofotometria Uv-Visibile

A : Assorbanza : Coefficiente di estinzione molarel : Cammino otticoC : Concentrazione

A = log10(I0/I) A = * l * C

I

I0

chopper

Campione

Bianco

Lunghezza d’onda,

A

I0

I0

6/9

Spettrofotometria Uv-Visibile

400 450 500 550 600 650 700 7500.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2A

sso

rba

nza

lunghezza d'onda, nm

Spettro di Assorbimento

Metilarancio(MeO)

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Spettrofotometria Uv-Visibile

C = 4*10-5 M

C = 2*10-5 M

C = 1*10-5 M

A CA = * l * C

I

I0

chopper Campione

Bianco

I

I0

chopper Campione

Bianco

Determinazione della costante di proporzionalità () tra Assorbanza e Concentrazione

350 400 450 500 550 600 650 7000.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

C = 8*10-5 M

Ass

orba

nza

lunghezza d'onda, nm

A = f (C)

8/9

Spettrofotometria Uv-Visibile

A = * l *C = 40000 M-1 cm-1

y = 40052x + 0.003

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

0 0.00002 0.00004 0.00006 0.00008 0.0001

Ser ie1

Linear e (Ser ie1)

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Spettrofotometria Uv-Visibile

Determinazione della costante di proporzionalità () tra Assorbanza e Concentrazione

Lunghezza d’onda di analisi:Soluzione 2 + 8cc di acqua

350 400 450 500 550 600 650 7000.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

Ass

orb

an

za

lunghezza d'onda, nm

A

50

40

30

20

ln [MeO][MeO]ATempo

50

40

30

20

ln [MeO][MeO]ATempo

CVelocità = -d[MeO]/ dt = k’ [MeO]

ln [MeO] = ln[MeO]0 – kt D

N NH3C

H3CN SO3H + 2 Sn2+ + 4 H3O+

Metilarancio (MeO): colorato

Soluzione 2

Soluzione 1

N NH2H3C

H3CH2N SO3H + 2 Sn4+ + 4 H2O+

incolore

+

21

vs

B

Campione Bianco