Velocità di una reazione

Attraverso le seguenti prove sperimentiamo come i diversi fattori possano determinare la velocità di una reazione.

Questi fattori sono:

- la natura dei reagenti

- la temperatura

- la concentrazione

- la superficie di contatto

- i catalizzatori

LA NATURA DEI REAGENTI

Cambiando uno dei composti che reagiscono possiamo notare come la velocità delle reazioni cambi radicalmente. L'esempio di reazione è stata quella della decolorazione del permanganato, in cui i due composti che vengono fatti reagire con il permanganato cambiano.

MATERIALE
- 2 becher da 100 ml

- soluzione di permanganato di potassio (KMnO₄) [0,01]

- soluzione di solfato di ferro (FeSO₄)

- soluzione di acido ossalico (H₂C₂O₄)

- soluzione di acido solforico (H₂SO₄)

PROCEDIMENTO

Si versano 75 ml di permanganato di potassio (KmnO₄) in un becher e si aggiungono 3 ml di acido solforico (H₂SO₄), fatto questo si divide la soluzione in due parti uguali per esser certi che la  concentrazione e la quantità fossero le stesse.

Dopodiché si versa uno stesso volume di acqua distillata in due provette e poi aggiungere solfato di ferro (FeSO₄) in una provetta, e acido ossalico (H₂C₂O₄) nell'altra. Ora si versa il contenuto della prima provetta in un becher e il contenuto della seconda nell'altro becher.

- reazione 1

2KMnO₄ + 10 FeSO₄ + 8H₂SO₄ → 5Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 8H₂O

- reazione 2

2KmnO₄ + 5H₂C₂O₄ + 3H₂SO₄ → 2MnSO₄ + 10CO₂ + K₂SO₄ + 8H₂O

La prima è stata una reazione istantanea, in quanto il permanganato di potassio ha impiegato 2 o 3 secondi per decolorarsi, a differenza della seconda che invece ha impiegato circa 20 minuti.

LA CONCENTRAZIONE

La concentrazione è un altro fattore che diversifica la velocità della reazione stessa, infatti aumentando la concentrazione la velocità diminuisce: questo si può verificare attraverso un semplice esperimento.

MATERIALE
- carbonato di sodio (Na₂CO₃)

- acido cloridrico (HCl) [1 M]

- 2 cilindri

PROCEDIMENTO

Si versano 50 ml di acido cloridrico (HCl) in un cilindro, poi se ne versano 25 ml nell'altro cilindro a cui si aggiungono anche 25 ml di acqua distillata in modo che i volumi fossero uguali, ma che le concentrazioni fossero diverse: infatti nel primo cilindro l'acido aveva concentrazione 1 M, nel secondo aveva concentrazione 0,5 M. Ora si aggiunge il carbonato di sodio (Na₂CO₃) in entrambi i cilindri e si può vedere la differenza di tempo impiegato per far sciogliere del tutto il carbonato: infatti nel primo cilindro (in cui c'era l'acido a 1 M) il carbonato ha impiegato meno tempo per sciogliersi rispetto all'altro che aveva una minore concentrazione.

LA SUPERFICIE DI CONTATTO

Cambiando la superficie di contatto cambia la velocità, cioè maggiore è la superficie e minore è la velocità. L'esperimento svolto prova questa affermazione.

MATERIALE

- 0,42 g di rame in polvere

- 0,42 g di rame in barrette

- acido nitrico (HNO₃)

PROCEDIMENTO

Si riempiono due becher con 30 ml di acido nitrico ciascuno, in modo da avere lo stesso volume; poi si sono presi 0,42 g di rame in polvere e 0,42 g di rame in barrette, avendo così la stessa quantità; ora si aggiunge il rame in polvere nel primo becher e il rame in barrette nel secondo.

Cronometrando notiamo che il rame in polvere si scioglie in circa 31 s; il rame in barrette, invece, in circa 1 minuto e 30 secondi.

Il rame in polvere si scioglie prima del rame in barrette, poiché la superficie di contatto del rame in polvere è maggiore.

LA TEMPERATURA

L'aumento di temperatura causa l'aumento della velocità della reazione.

MATERIALE

- permanganato di potassio (KMnO₄)

- soluzione di acido solforico (H₂SO₄)

- un bunsen

PROCEDIMENTO

Si riempiono due becher con 40 ml di permanganato di potassio (KMnO₄) in cui si aggiunge la stessa quantità di una soluzione di acido solforico (H₂SO₄). Secondo le reazioni il permanganato di potassio si deve decolorare. Mettendo un becher sul bunsen, quindi aumentandone la temperatura, il permanganato di potassio impiega meno tempo a decolorarsi rispetto a quello contenuto nell'altro becher.

I CATALIZZATORI

I catalizzatori sono sostanze che fanno aumentare la velocità di una reazione senza consumarsi.

Grazie ad una prova possiamo provare come i catalizzatori aumentino notevolmente la velocità di una reazione.

MATERIALE

- acqua ossigenata (H₂O₂)

- ossido di manganese (MnO₂)

- un provettone

PROCEDIMENTO

Si mette l'acqua ossigenata in un provettone e poi vi si aggiunge anche il catalizzatore (ossido di manganese). Quando si aggiunge l'ossido di manganese dal provettone esce l'ossigeno, che è  facilmente visibile perché sotto forma di fumo. Alla fine della reazione si ottengono l'acqua e l'ossido di manganese, che deve essere filtrato per dividerlo dall'acqua. Questo è un esempio di come agiscono i catalizzatori, infatti per far sì che l'ossigeno si dividesse dall'acqua ossigenata ci sarebbero voluti diversi giorni.