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Reazioni del Primo Ordine

Equazione cinetica delle reazioni del primo ordine

La legge cinetica delle reazioni del primo ordine è data dalla seguente relazione matematica:

legge cinetica reazioni primo ordine

da cui risulta che la velocità di reazione è direttamente proporzionale alla concentrazione di un solo reagente anche se la reazione chimica potrebbe coinvolgere più reagenti.

In essa la costante cinetica k viene misurata in s-1.

Integrando la relazione precedente è possibile ottenere l'equazione di velocità integrata:

reazione di primo ordine

nella quale:

  • [A]0 indica la concentrazione iniziale del reagente A
  • [A]t indica la concentrazione del reagente A al tempo t
  • t indica il tempo di reazione
  • k indica la costante cinetica

L'importanza di questa equazione è che il rapporto sotto il logaritmo è adimensionale e pertanto il valore numerico di questo rapporto è indipendente dalle unità di misura scelte per esprimere la quantità di sostanza A che può quindi essere espressa indifferentemente in moli, in pressioni parziali, in molarità, in gradi di rotazione della luce polarizzata, ecc.

La relazione precedente può anche essere scritta come:

cinetica primo ordine

dalla quale risulta che, riportando in un sistema di assi cartesiani il ln[A] in funzione del tempo t, si ottiene una retta con pendenza -k:

cinetica ordine primo

Reazione del primo ordine

La costante cinetica k può essere determinata conoscendo i valori della concentrazione del reagente A in due momenti diversi (t2 e t1).

Dalla relazione:

cinetica primo ordine

si ottiene che il valore della costante k è:

costante cinetica per le reazioni di primo ordine

Tempo di dimezzamento in una reazione di primo ordine

Il tempo di dimezzamento in una reazione del primo ordine non dipende dal valore della concentrazione iniziale ma solo dal valore di k. Poniamo infatti:

[A]t = ½ [A]o

Sostituendo questo dato nella:

cinetica primo ordine

si ha che:

tempo di dimezzamento nelle reazioni di primo ordine

dalla quale si nota che t1/2 dipende unicamente da k.

Esempi di reazione del primo ordine

I decadimenti radioattivi sono esempi di reazione che seguono una cinetica del primo ordine.

Per esse la costante di velocità specifica k prende il nome di costante di decadimento radioattivo.

Esercizi di cinetica chimica

Li trovi al seguente link: esercizi di cinetica chimica.

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