11.1 LA VELOCITÀ DI REAZIONE Consideriamo la generica reazione : irreversibile A → B (11.1) Supponiamo di condurla a temperatura costante in un reattore chiuso ed agitato. Analizziamo ad intervalli regolari la miscela di reazione in modo da determinare la quantità del reagente A presente ad ogni intervallo. Con i dati ottenuti costruiamo un grafico (v. Fig. 11.1) in cui riportiamo in funzione del tempo la quantità di A, espressa, a seconda della convenienza, come pressione parziale, se la reazione è in fase gas, come molarità se si opera in fase liquida e a volume costante, oppure in altre unità di concentrazione o anche in moli. Se fosse più agevole determinare il prodotto B, si potrebbe procedere egualmente, dato che dalla stechiometria della reazione si potrebbe sempre risalire al reagente e viceversa, qualora sia nota la composizione iniziale. Fig. 11.1 Andamento delle concentrazioni di reagenti e prodotti in condizioni isoterme. La pendenza delle curve, che esprime la velocità della reazione, è massima all’inizio quando è massima la concentrazione dei reagenti e si attenua al procedere della reazione. La è data dalla pendenza di queste curve e da un punto di vista matematico corrisponde alla derivata prima della concentrazione rispetto al tempo. La pendenza, e quindi la derivata, è negativa per la curva del reagente, positiva per quella del prodotto. Inoltre la pendenza, e quindi la velocità, è massima all’inizio quando la concentrazione del reagente è massima e quella del prodotto è nulla, mentre diminuisce e tende ad annullarsi man mano che il reagente viene consumato e si forma il prodotto. Se reagenti e prodotti sono presenti in un’unica fase abbiamo una reazione , se sono presenti in più fasi abbiamo una reazione . In quest’ultimo caso lo studio del processo è più complesso, come si vedrà nella catalisi eterogenea, per la presenza di fenomeni di trasporto tra le fasi. Per ora consideriamo reazioni omogenee. Per quanto detto, la velocità di reazione può essere espressa sia in funzione dei reagenti, sia dei prodotti. Nel primo caso, essendo negativa la derivata della concentrazione rispetto al tempo, si premette un segno meno per avere la velocità espressa da una grandezza positiva, nel nostro caso si ha: velocità di reazione omogenea eterogenea Derivata della concentrazione rispetto al tempo