Velocità di reazione

Velocità di reazione:

Influenza della concentrazione dei reagenti e della temperatura

Stefani Rebecca e Ghirardelli Francesca

Si ha tutto il tempo di leggere, perchè le slide si possono mandare avanti o indietro a piacimento, con le freccette laterali.

Si ha tutto il tempo di leggere, perchè le slide si possono mandare avanti o indietro a piacimento, con le freccette laterali.

Abbiamo incluso vari video utili, sia sulla teoria, sia sullo svolgimento dell'esperienza (alcuni sono velocizzati o tagliati)

Per vedere le immagini piccole, video, le formule piccole e i link cliccarci sopra

Cenni Teorici

La velocità di reazione è un aspetto delle reazioni studiato dalla cinetica chimica. La velocità di reazione si può calcolare in diversi modi tra cui: e dove [R] è la concentrazione dei reagenti, [P] è la concentrazione dei prodotti, t è il tempo e il delta indica la variazione finale meno iniziale. Dato che si usa un intervallo di tempo si trova la velocità media, mentre la velocità istantanea si può trovare con un intervallo di tempo quasi tendente a zero o con la pendenza del grafico della reazione. Anche secondo la teoria degli urti la concentrazione dei reagenti è importante perchè più è elevata e più i reagenti hanno possibilità di incontrarsi facendo avvenire la reazione. Inoltre, anche la temperatura influenza la velocità di reazione secondo la teoria di Arrhenius secondo la quale dove .

Cenni Teorici

Cenni Teorici

Link del video su Arrhenius

Link del video su [R] (all'inizio, dopo 15 secondi fa un errore: dice composti al posto di prodotti)

Questo sono video utili per capire il concetto di velocità di reazione

Indicazioni utili per la sicurezza

Utilizzare occhiali, guanti, usare il camice allacciato e legarsi i capelli, se lunghi. Per non inalare i fumi delle reazioni, utilizzare la cappa.

Per la seconda parte dell'esperimento non toccare le piastre riscaldanti per non bruciarsi.

Materiali e strumenti (pt.1)

• Soluzione acquosa di Tiosolfato di Sodio (Na2S2O3) 0,25 molare;
• Soluzione acquosa di Acido Cloridrico (HCl) 2,0 molare;
• Acqua distillata;
• Becher da 150 ml (tanti quante le reazioni che si vogliono compiere);
• Cilindri graduati (2 da 50 ml e 1 da 10 ml);
• Cronometro;
• Bacchetta di vetro;
• Pipetta;

00:00

Procedimento (pt. 1)

• Preparare una soluzione di Tiosolfato di Sodio, da cui effettueremo diluizioni scalari, dalle quali otterremo più soluzioni a diversa concentrazione. Nel nostro caso ne abbiamo create 7:

1. Nel primo becher bisogna versare 40 ml di Na2S2O3 e 10 ml di acqua distillata;
2. Nel secondo bisogna versare 35 ml di Na2S2O3 e 15 ml di acqua distillata;
3. Nel terzo becher bisogna versare 30 ml di Na2S2O3 e 20 ml di acqua distillata;
4. Nel quarto becher bisogna versare 25 ml di Na2S2O3 e 25 ml di acqua distillata;
5. Nel quinto becher bisogna versare 20 ml di Na2S2O3 e 30 ml di acqua distillata;
6. Nel sesto becher bisogna versare 15 ml di Na2S2O3 e 35 ml di acqua distillata;
7. Nell’ultimo becher bisogna versare 10 ml di Na2S2O3 e 40 ml di acqua distillata;

Abbiamo ripetuto più volte misure con uguali quantità per avere più dati da confrontare, di cui poi abbia effettuato la media aritmetica.

Procedimento (pt. 1)

• Dopo aver versato le soluzioni, porre un foglietto con una croce disegnata sotto al becher che si sta analizzando;
• Per fare avvenire la reazione prendere 5 ml di Acido cloridrico e versarli nel becher analizzato.
• Avviare il timer e mescolare il contenuto (noi l’abbiamo scosso, ma si consiglia di utilizzare una bacchetta di vetro);
• La soluzione diventerà gradualmente sempre più torbida. Fermare il cronometro quando, guardando dall’alto, non si vede più la croce. La soluzione diventerà completamente bianca;
• Bisogna effettuare lo stesso procedimento per ogni becher.
• Dopo aver compiuto la prova eliminare il contenuto dei becher sotto cappa.

Scopo: Misurare la variazione di velocità in base al mutamento della concentrazione di un reagente e come viene influenzata.

Video di alcune esperienze (pt.1)

25 ml tiosolfato+25 ml acqua

30 ml tiosolfato+20 ml acqua

20 ml tiosolfato+30 ml acqua

10 ml tiosolfato+40 ml acqua

Ecco una tabella dei dati raccolti (pt.1)

Volume (ml)

Concentrazione

Ecco il grafico dell'esperimento (pt.1)

In ascissa troviamo la concentrazione molare di Na2S2O3

In ordinata troviamo il tempo in secondi

Ecco il grafico dell'esperimento con il reciproco del tempo (pt.1)

In ascissa troviamo la concentrazione molare di Na2S2O3

In ordinata troviamo il reciproco del tempo in 1/secondi

Osservazioni(pt.1)

Studiando il primo grafico e la tabella possiamo notare che aumentando la concentrazione di Na2S2O3 il tempo di reazione diminuisce. Nel secondo, invece, visto che 1/tempo è proporzionale alla velocità media nel tempo, il grafico mostra la relazione tra la velocità di reazione e la concentrazione dei reagenti. La velocità aumenta in maniera lineare.

Secondo grafico

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Passiamo alla seconda parte dell'esperienza!

Materiali e strumenti (pt.2)

• Tiosolfato di Sodio (Na2S2O3 ) 0,05M;
• Acido Cloridrico(HCl) 2,0M;
• Giaccio;
• Acqua distillata;
• Becher (Tanti quanti gli esperimenti che si vogliono eseguire oppure si può riutilizzare lo stesso, lavandolo e asciugandolo);
• Cilindri graduati (1 da 50 ml e 1 da 10 ml);
• Cronometro;
• Piastra riscaldante;
• Bacchetta di vetro;
• Termometro;
• Foglio con disegnata sopra una X;
• Pipetta;

00:00

Procedimento (pt. 2)

1. Preparare 40 ml di Soluzione di Tiosolfato di Sodio e versarla nel becher;
2. Prelevare 3ml di acido cloridrico con una pipetta e versarli nel cilindro graduato;
3. In base a se si desidera riscaldare la soluzione o raffreddarla, metterla sulla piastra o in bagno di ghiaccio;
4. Inserire il termometro mentre si mescola la soluzione per uniformare la temperatura in essa;
5. Terminare il riscaldamento o il raffreddamento quando si arriva alla temperatura desiderata (se la reazione verrà effettuata lontano dalla piastra o dal bagno di ghiaccio si consiglia di scendere di un grado per il raffreddamento o salire di uno per il riscaldamento);
6. Appoggiare il becher sul foglio, cercando di centrare la X;
7. Versare l’acido dal cilindro graduato al becher e nello stesso istante azionare il cronometro;
8. Mescolare leggermente il contenuto del becher e attendere la fine della reazione;
9. Quando la soluzione si sarà intorbidita a tal punto da non permettere di vedere la X guardando dall’alto, fermare il cronometro e segnarsi il tempo preso;
10. Eliminare il contenuto sotto cappa e sistemare il bancone;
11. Dopo aver compiuto tutte le misurazioni pulire i materiali.

Scopo: Misurare la variazione della velocità di reazione di reazioni con uguale concentrazione di reagenti in base alla temperatura.

Video di alcune esperienze (pt.2)

Riscaldamento su piastra

Raffreddamento nei bagni di ghiaccio

T=34°C

T=10°C

Ecco una tabella dei dati raccolti (pt.2)

Volume (ml)

Ecco il grafico dell'esperimento (pt.2)

In ascissa troviamo la temperatura in °C

In ordinata troviamo il tempo in secondi

Ecco il grafico dell'esperimento con il reciproco del tempo (pt.2)

In ascissa troviamo la temperatura in °C

In ordinata troviamo il reciproco del tempo in 1/secondi

Osservazioni(pt.2)

Analizzando i dati della tabella e del primo grafico, si può notare che il tempo di reazione diminuisce aumentando la temperatura. Nel secondo grafico, troviamo la rappresentazione della relazione tra l’inverso del tempo e la temperatura; non aumenta in maniera lineare.

Secondo grafico

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Conclusioni

Nel primo esperimento si deduce che la velocità di reazione e la concentrazione dei reagenti sono direttamente proporzionali, come si desume dalla linearità del secondo grafico(pt.1). All’aumentare della concentrazione dei reagenti, il tempo di reazione diminuisce. Ciò è dovuto al fatto che aumentando la concentrazione di reagenti si aumentano le possibilità di avere più urti efficaci. Nel secondo esperimento deduciamo che abbassando gradualmente la temperatura la reazione avviene sempre con più difficoltà, rispetto a temperatura ambiente. Al contrario, alzando gradualmente la temperatura si facilita la reazione.Questo effetto è dovuto all’agitazione delle molecole, che con temperatura sempre maggiore aumenta; quindi gli urti sono più frequenti. La temperatura e la velocità, però, non sono grandezze direttamente proporzionali, come si desume dalla non linearità del secondo grafico(pt.2).

Grazie per l'attenzione

Speriamo che vi sia piaciuta