La velocità di una reazione può essere determinata conoscendo la variazione di concentrazione o di massa dei reagenti o dei prodotti di reazione nel tempo.
Data la reazione:
a A + b B → c C + d D
dove a, b, c e d sono i coefficienti stechiometrici.
Definizione
La velocità della reazione è pari a:
v = – 1/a (Δ[A]/dt) = – 1/b ( Δ[B]/dt) = 1/c ( Δ[C]/dt) = 1/d ( Δ[D]/dt)
Si noti che nell’espressione viene anteposto il segno meno davanti alla variazione di concentrazione dei reagenti e ciò è dovuto al fatto che nel corso di una reazione la concentrazione dei reagenti diminuisce e pertanto il termine Δ[A]/dt = [A]t – [A]to/ dt è minore di zero. Affinché il valore della velocità di reazione del componente A possa essere eguagliato a quello di un prodotto esso deve essere positivo e quindi si considera con il segno meno.
Esercizi
- Data la reazione 4 PH3(g) → P4(g) + 6 H2(g) calcolare la velocità di formazione dei prodotti sapendo che in un dato tempo 0.0048 moli di PH3 presenti in un contenitore di 2.0 L vengono consumate ogni secondo.
v = – [PH3]/dt = – (-0.0048/2)/1 s = + 0.0024 mol/L·s
Tenendo conto dei coefficienti stechiometrici si ha:
Δ[P4]/dt = 1/4 (Δ[PH3]/dt ) = + 0.0024 mol/L·s/4 = 0.00060 mol/L·s
Δ[H2]/dt = 6/4 (Δ[H2]/dt ) = + 6 · 0.0024 mol/L·s/4 = 0.0036 mol/L·s
- Data la reazione 2 O3(g)→ 3 O2(g) calcolare la velocità con cui si consuma l’ozono sapendo che la velocità di formazione dell’ossigeno è 6.0 · 10-5 mol/L·s
v = – 1/2 (Δ[O3]/dt) = + 1/3 (Δ[O2]/dt)
-(Δ[O3]/dt) = + 2/3 (Δ[O2]/dt) = 2/3 (6.0 · 10-5 mol/L·s) = – 4.0 · 10-5 mol/L·s
Pertanto la velocità con cui si consuma l’ozono è pari a 4.0 · 10-5 mol/L·s