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Velocità di una reazione - LA NATURA DEI REAGENTI, LA CONCENTRAZIONE, LA SUPERFICIE DI CONTATTO, LA TEMPERATURA, I CATALIZZATORI

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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.






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