Dott. Michele Orlandi
Università di Ferrara - Dipartimento di Chimica
Studio della velocità di reazioni chimiche
Cinetica Chimica
Interazione materia - luce
Spettrofotometria Uv-Visibile
REAZIONE CHIMICA ALL’EQUILIBRIO
REAGENTI PRODOTTI
Aa + bB cC + dD
K =[A]a [B]b
[C]c[D]d
- Ogni reazione chimica tende spontaneamente all’equilibrio- L’equilibrio è dinamico- All’equilibrio le [ ] di reagenti e prodotti restano invariate nel tempo
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Cinetica chimica
CINETICA DI UNA REAZIONE
Studio della velocità con cui avviene una reazione e dei fattori che la influenzano.
UTILITA’ PRATICA: ci dice in quanto tempo il sistema raggiunge l’equilibrio. Sta alla base di ogni progettazione e ottimizzazione di
processi chimici produttivi.
RILEVANZA TEORICA: permette di ottenere informazioni sul meccanismo di reazione.
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Cinetica chimica
In che modo ci si accorge che la reazione è partita e va avanti?
Le concentrazioni dei reagenti diminuiscono nel tempo
Le concentrazioni dei prodottiaumentano nel tempo
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Cinetica chimica
Legge cinetica integrata del primo ordine
Permette di ottenere la concentrazione del reagente in qualsiasi istante successivo all’inizio della reazione
A prodotti
v = - [A] / t
v = - d[A] / dt = k [A]
ln[A]t = ln[A]0 -kt
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Cinetica chimica
Velocità di reazione:
La velocità di una reazione dipende dalle concentrazioni dei reagenti
Aa + bB cC + dD
v = k [A]m [B]n
Fattori che determinano la velocità:
1. Natura dei reagenti
2. Concentrazione dei reagenti
3. Temperatura
4. Presenza di un catalizzatore
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Cinetica chimica
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Cinetica chimica
urto fra reagenti
formazione del complesso attivato
prodotti
Tempo in cui la concentrazione di una specie si riduce a 1/2 del suo valore iniziale:
[A]t1/2 = [A]0/2
Tempo di dimezzamento
legato alla costante di velocità da:
t1/2 = ln2/k
hhc
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Spettrofotometria Uv-Visibile
Interazione luce-materia: assorbimento
h
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Spettrofotometria Uv-Visibile
A : Assorbanza : Coefficiente di estinzione molarel : Cammino otticoC : Concentrazione
A = log10(I0/I) A = * l * C
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Spettrofotometria Uv-Visibile
Legge di Lambert-Beer
Spettrofotometro Mono-Raggio
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Spettrofotometria Uv-Visibile
Spettrofotometro a Doppio Raggio
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Spettrofotometria Uv-Visibile
A : Assorbanza : Coefficiente di estinzione molarel : Cammino otticoC : Concentrazione
A = log10(I0/I) A = * l * C
I
I0
chopper
Campione
Bianco
Lunghezza d’onda,
A
I0
I0
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Spettrofotometria Uv-Visibile
400 450 500 550 600 650 700 7500.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2A
sso
rba
nza
lunghezza d'onda, nm
Spettro di Assorbimento
Metilarancio(MeO)
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Spettrofotometria Uv-Visibile
C = 4*10-5 M
C = 2*10-5 M
C = 1*10-5 M
A CA = * l * C
I
I0
chopper Campione
Bianco
I
I0
chopper Campione
Bianco
Determinazione della costante di proporzionalità () tra Assorbanza e Concentrazione
350 400 450 500 550 600 650 7000.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
C = 8*10-5 M
Ass
orba
nza
lunghezza d'onda, nm
A = f (C)
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Spettrofotometria Uv-Visibile
A = * l *C = 40000 M-1 cm-1
y = 40052x + 0.003
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
0 0.00002 0.00004 0.00006 0.00008 0.0001
Ser ie1
Linear e (Ser ie1)
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Spettrofotometria Uv-Visibile
Determinazione della costante di proporzionalità () tra Assorbanza e Concentrazione
Lunghezza d’onda di analisi:Soluzione 2 + 8cc di acqua
350 400 450 500 550 600 650 7000.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
Ass
orb
an
za
lunghezza d'onda, nm
A
50
40
30
20
ln [MeO][MeO]ATempo
50
40
30
20
ln [MeO][MeO]ATempo
CVelocità = -d[MeO]/ dt = k’ [MeO]
ln [MeO] = ln[MeO]0 – kt D
N NH3C
H3CN SO3H + 2 Sn2+ + 4 H3O+
Metilarancio (MeO): colorato
Soluzione 2
Soluzione 1
N NH2H3C
H3CH2N SO3H + 2 Sn4+ + 4 H2O+
incolore
+
21
vs
B
Campione Bianco