Come Determinare l'Ordine di Reazione

Co-redatto da Bess Ruff, MA

Durante lo studio di molti processi chimici è indispensabile conoscere i meccanismi con cui le diverse concentrazioni influenzano la velocità di una reazione. Il termine "ordine di reazione" fa riferimento a come la concentrazione di uno o più reagenti (sostanze chimiche) intervengono sulla rapidità con cui la reazione si sviluppa. L'ordine di reazione complessivo è la somma degli ordini di tutti i reagenti presenti; sebbene osservare un'equazione chimica bilanciata non ti aiuti a determinare tale valore, puoi però ottenere tutte le informazioni necessarie studiando l'equazione cinetica o tracciando il grafico della reazione stessa.

Metodo 1

Metodo 1 di 3:

Analizzare l'Equazione Cinetica

1
Distingui l'equazione cinetica da quella della reazione. Puoi determinare l'ordine di reazione solamente da questa formula, che mostra l'incremento o la diminuzione di una determinata sostanza con il passare del tempo. Le altre equazioni correlate alla reazione non sono particolarmente utili per questo scopo.^{[1]
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Riconosci l'ordine di ciascun reagente. Ogni composto elencato nella reazione ha un esponente che può essere pari a 0, 1 o 2 (quelli superiori a 2 sono molto rari). Tali esponenti definiscono l'ordine del reagente a cui si accompagnano. Nel dettaglio:^{[2]
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- Un esponente pari a 0 indica che la concentrazione di quel reagente non ha alcun effetto sulla cinetica della reazione.
- Un valore pari a 1 corrisponde a un composto la cui concentrazione incrementa la velocità di reazione in maniera lineare (raddoppiando il reagente si raddoppia la velocità).
- Un esponente pari a 2 indica una velocità di reazione che progredisce in maniera quadratica rispetto alla variazione di concentrazione (raddoppiando il reagente la velocità si quadruplica);
- I reagenti con ordine nullo spesso non vengono elencati nella reazione cinetica, dato che qualsiasi numero elevato a 0 è pari a 1.
3
Somma tutti gli ordini dei reagenti. L'ordine complessivo della reazione corrisponde alla somma di tutti questi valori, è quindi sufficiente procedere con una semplice addizione di tutti gli esponenti. In genere, il valore finale è pari o minore di 2.^{[3]
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- Per esempio, se un reagente è di primo ordine (esponente 1) e il successivo è anch'esso di primo ordine (esponente 1), la reazione è di secondo ordine (1+1=2).
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Metodo 2

Metodo 2 di 3:

Tracciare il Grafico

1
Trova le variabili necessarie per tracciare un grafico lineare della reazione. Quando il grafico è lineare, significa che vi è una variazione costante; in altri termini, la variabile dipendente cambia in maniera direttamente proporzionale a quella indipendente. Un grafico lineare produce una retta.
2
Disegna il grafico delle concentrazioni rispetto al tempo. Così facendo, determini la quantità di reagente che resta nelle varie fasi della reazione. Se il grafico è lineare, significa che la concentrazione di tale sostanza non influenza la velocità del processo; di conseguenza è possibile affermare che il composto è di ordine nullo.^{[4]
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3
Traccia un grafico del logaritmo naturale della concentrazione di un reagente rispetto al tempo. Se il tracciato è una retta, puoi affermare che la sostanza è di primo ordine. Questo significa che la concentrazione di tale composto gioca un ruolo nella velocità della reazione; se non ottieni una retta, devi verificare che il reagente sia di secondo ordine.^{[5]
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4
Disegna un grafico che riporti la variazione del reciproco della concentrazione di un reagente rispetto al tempo. Questo significa che la velocità della reazione aumenta del quadrato di ogni incremento della concentrazione. Se il grafico ottenuto non è lineare, devi provare a tracciare quello di reazioni di grado nullo o pari a 1.^{[6]
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Trova la somma degli ordini di tutti i reagenti. Una volta individuato il grafico lineare di ogni sostanza, ne conosci l'ordine; ti basta quindi sommare tali valori e trovare l'ordine totale della reazione.^{[7]
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Metodo 3

Metodo 3 di 3:

Risolvere Problemi Pratici

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Determina l'ordine di una reazione quando, raddoppiando le concentrazioni di tutti i reagenti, la velocità raddoppia. Devi sapere che quando la concentrazione del composto influenza la cinetica in maniera lineare, ti trovi di fronte a un reagente di primo ordine. Questo significa che entrambi i reagenti sono di primo ordine e di conseguenza la somma degli esponenti è pari a 2; la reazione è di secondo ordine.
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Trova l'ordine di reazione nel caso in cui raddoppiando entrambi i reagenti non si innesca alcuna variazione nella cinetica. Se cambiando le concentrazioni delle sostanze non si producono mutamenti nella velocità della reazione, significa che tali sostanze sono di ordine nullo; in questo caso, hanno esponente pari a 0 e la reazione stessa ha un ordine nullo.
3
Individua l'ordine di reazione nel caso in cui raddoppiando la concentrazione di un reagente si quadruplica la velocità. Quando una sostanza produce questo effetto, significa che è di secondo ordine; l'altro reagente non genera alcun effetto e per questo motivo è di ordine nullo. La somma tra gli esponenti dei composti corrisponde quindi a 2 e la reazione è di secondo ordine.

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