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Lo studio dei meccanismi di reazione e della cinetica aiuta i ricercatori a ottimizzare la velocità di una reazione. Un incremento della temperatura o della concentrazione accelera la velocità, ma può anche portare alla decomposizione o prodotti secondari, se aumentata troppo. In alternativa, è possibile aggiungere alla miscela di reazione una sostanza chimica che accelera la velocità di reazione, senza essere alterata o consumata in modo permanente.
Queste sostanze sono dette catalizzatori"i quali influenzano la costante di velocità, modificando l'energia di attivazione. Ricordate che maggiore è l'energia di attivazione, più lenta è la velocità di reazione. Pertanto, molte reazioni chimiche, come la decomposizione del perossido di idrogeno acquoso, progrediscono lentamente.
L'aggiunta di un catalizzatore abbassa l'energia di attivazione fornendo un meccanismo di reazione alternativo, senza influenzare gli stati energetici dei reagenti e dei prodotti. Esistono due tipi di catalizzatori omogeneo ed eterogeneo. Un catalizzatore omogeneo esiste nella stessa fase dei reagenti.
Per esempio, il bromuro di sodio è aggiunto al perossido di idrogeno acquoso per accelerarne la decomposizione in ossigeno gassoso e acqua. Innanzitutto, gli ioni bromuro reagiscono con il perossido di idrogeno in un mezzo acido per formare una soluzione arancione di bromo acquoso e acqua. In seguito, il bromo acquoso e il perossido di idrogeno reagiscono e rilasciano ioni di bromuro indicati da una soluzione incolore.
Caratteristica di un catalizzatore, gli ioni bromuro accelerano la reazione ma rimangono non consumati e non compaiono nell'equazione bilanciata netta. Esiste un catalizzatore eterogeneo in uno stato fisico differente rispetto ai reagenti. La catalisi eterogenea è caratterizzata da quattro passaggi sottostanti:assorbimento, diffusione, reazione e desorbimento.
Per esempio, la reazione di idrogenazione del gas etenico insaturo, all'etano, viene accelerata dal palladio finemente disperso sul carbone della legna. Qui, il catalizzatore esiste nel suo stato solido, mentre i reagenti sono nelle loro forme gassose. Durante questa catalisi eterogenea, le molecole di etene e di idrogeno si adsorbono sulla superficie del catalizzatore.
Il legame idrogeno-idrogeno si infrange consentendo agli atomi di idrogeno di diffondersi sulla superficie del catalizzatore. Quando gli atomi di idrogeno diffuso incontrano molecole di etene adsorbite, reagiscono per formare etano saturo. Successivamente, i prodotti si desorbono e si allontanano dalla superficie metallica, lasciando dietro di sé il catalizzatore intatto.
0:02:44, 430 e combinando le costanti di velocità in una costante di velocità complessiva, si genera un'espressione consistente con la legge di velocità sperimentale. Combinando i passaggi elementari si ottiene l'equazione bilanciata complessiva, che soddisfa il secondo requisito per un meccanismo di reazione. Pertanto, il meccanismo di reazione a due fasi proposto per la formazione del bromuro di nitrosile è valido.
La presenza di un catalizzatore influenza la velocità di una reazione chimica. Un catalizzatore è una sostanza che può aumentare la velocità di reazio…
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