545 11.4 La velocità di reazione al variare di concentrazione e temperatura Complesso attivato 11.4 LA VELOCIT DI REAZIONE AL VARIARE DI CONCENTRAZIONE E TEMPERATURA Conversione L andamento della velocità di reazione con la temperatura e con le concentrazioni, e perciò con la conversione (moli di R che hanno reagito rispetto alle modi di R iniziali), è un dato di fondamentale importanza nella progettazione del reattore chimico in quanto permette di individuare quelle condizioni che rendono massima la velocità di reazione e quindi anche la potenzialità del reattore. Praticamente, essendo l influenza della temperatura sulla velocità di reazione sempre positiva, tranne le eccezioni segnalate, per le reazioni irreversibili l effetto della temperatura è univoco: all aumentare della temperatura, aumenta la velocità di reazione. Quando invece le reazioni sono interessate da equilibrio, la temperatura ne influenza la costante a seconda del segno del H°. L effetto può essere descritto con le cosiddette isoterme di reazione (v. fig. 11.5), grafici in cui si riporta l andamento della conversione, o anche della resa, in funzione del tempo a temperatura costante. Conversione Isolerme di reazione seconda del tipo di costante d equilibrio considerata e della modalità con cui sono espresse le concentrazioni nelle equazioni cinetiche. Per una reazione cineticamente semplice, lo stato attivato, detto nell ambito della teoria della velocità assoluta di reazione complesso attivato o stato di transizione, non rappresenta una specie chimica o un intermedio di reazione, ma rappresenta piuttosto una situazione a più alta energia di reagenti e prodotti in cui alcuni legami si stanno rompendo e altri formando. T3 T3 T2 T2 T3 T1 T1 < T2 < T3 a) Fig. 11.5 T1 < T2 < T3 Tempo b) Tempo Isoterme di reazione: a) per una reazione esotermica; b) per una endotermica. Le linee tratteggiate indicano la conversione all equilibrio alle temperature segnate. Come si vede, le curve, all aumentare del tempo di reazione, tendono asintoticamente alla conversione all equilibrio. La velocità di reazione, indicata dalla pendenza delle curve, è massima all inizio a conversione nulla e diminuisce man mano. Inoltre, sempre all inizio, più alta è la temperatura, più alta è la velocità. Poi i due
