Legge sulla concentrazione e sulla velocit

La velocità di una reazione dipende spesso dalle concentrazioni dei reagenti. Per qualsiasi reazione, la relazione fra la velocità di reazione e le concentrazioni dei reagenti può essere espressa matematicamente, usando la legge della velocità o l'equazione della velocità. In una legge della velocità, k è la costante di proporzionalità, o la costante di velocità, e n è l'ordine di reazione rispetto ad un singolo reagente, il cui valore è spesso un numero intero.

Nelle leggi di velocità per le reazioni multi-reagente, l'ordine di reazione complessivo è la somma di tutti gli ordini di reagenti. Per ogni reagente, la velocità di reazione, la costante di velocità, la concentrazione e l'ordine di reazione sono tutti determinati sperimentalmente. La legge della velocità esprime la relazione fra tutti questi parametri.

Gli ordini dei singoli reagenti assumono comunemente i valori 0, 1 o 2 e, in base all'ordine di reazione complessivo, le reazioni chimiche possono essere classificate come reazioni di ordine zero, di primo o di secondo ordine. Una reazione chimica a reagente singolo, o unimolecolare, per la quale la velocità di reazione rimane costante per tutta la sua durata, è una reazione di ordine zero. L'ordine dei reagenti in una reazione di ordine zero è zero e, secondo la legge della velocità, la concentrazione dei reagenti è elevata alla potenza zero.

Poiché il valore di qualsiasi numero elevato alla potenza zero è uno, la velocità di reazione di una reazione di ordine zero è uguale alla costante di velocità e, quindi, indipendente dalla concentrazione del reagente. Pertanto, in una reazione di ordine zero, anche se la concentrazione del reagente diminuisce, la velocità di reazione non rallenta. Una reazione chimica unimolecolare in cui la velocità di reazione è direttamente proporzionale alla concentrazione del reagente è una reazione del primo ordine.

L'ordine dei reagenti per una reazione del primo ordine è uno e, secondo la legge della velocità, la concentrazione del reagente viene elevata alla potenza di uno. Poiché il valore di qualsiasi numero elevato alla potenza di uno rimane lo stesso, la velocità di reazione di una reazione del primo ordine dipende direttamente dalla concentrazione del reagente. Quando la concentrazione del reagente diminuisce, la velocità di reazione diminuisce proporzionalmente in modo lineare.

Una reazione chimica unimolecolare, in cui la velocità di reazione dipende dal quadrato della concentrazione del reagente, è una reazione di secondo ordine. L'ordine dei reagenti è due e la concentrazione dei reagenti è elevata alla potenza di due. Pertanto, la velocità di reazione in una reazione del secondo ordine dipende direttamente dal quadrato della concentrazione del reagente.

Quando la concentrazione del reagente diminuisce, la velocità di reazione diminuisce esponenzialmente in modo quadratico.