05x02 - Energia di attivazione

Energia di attivazione

​Lezione creata dal prof P. B. Giandonato @profgiando

Velocità reazione e urti efficaci

La condizione fondamentale affinché una reazione possa avvenire è che le particelle dei reagenti vengano a contatto tra loro; è ciò che avviene quando, per esempio, le molecole di metano vengono a contatto con le molecole di ossigeno.

Ma sappiamo anche che, se non inneschiamo la reazione, il metano non brucia.
È chiaro quindi che il semplice contatto tra le particelle dei reagenti è una condizione necessaria ma non sufficiente per dar luogo alla reazione.

Velocità reazione e urti efficaci

Per innescare una reazione, gli urti tra le particelle dei reagenti devono soddisfare due condizioni:

• Orientamento delle molecole: nell'istante dell'urto devono trovarsi a contatto gli atomi che dovranno poi legarsi per formare le molecole dei prodotti.

• Energia di attivazione: le particelle devono possedere energia cinetica sufficiente per determinare, nell'istante dell'urto, la rottura dei legami chimici nei reagenti e consentire la formazione di nuovi legami nei prodotti.

L'orientamento delle molecole

Affinché una trasformazione possa avvenire è necessario che vengano a contatto gli atomi che si devono legare per formare i prodotti, cioè le molecole devono essere correttamente orientate.

In questo caso l'urto può essere efficace perché le molecole sono orientate in modo tale che l'atomo di carbonio urta l'atomo con cui deve legarsi, cioè l'atomo di ossigeno dell'altra molecola.

L'orientamento delle molecole

In questo caso l'orientamento delle molecole è tale che l'atomo di carbonio urta l'atomo di azoto, ma nei prodotti non c'è un prodotto con questi due atomi, quindi l'urto non è efficace.

Se le molecole non sono correttamente orientate, l'urto non produce nuovi legami e quindi la reazione non avviene.

Energia di attivazione

L'energia di attivazione (Ea) è l'energia chimica che le particelle dei reagenti devono superare per potersi trasformare in quelle dei prodotti. Al momento dell'urto si forma un complesso attivato, in uno stato di transizione instabile.

Nello stato di transizione si rompono i legami dei reagenti e si formano i nuovi legami dei prodotti di reazione. Ogni reazione chimica ha la propria energia di attivazione.

Energia di attivazione

Nei due diagrammi l'energia chimica del sistema prima aumenta, raggiungendo l'energia di attivazione, poi diminuisce.
In entrambi i casi l'energia di attivazione è data dalla differenza tra l'energia massima del sistema e quella del sistema iniziale.

Energia di attivazione

La velocità di reazione non dipende dal suo effetto energetico ma dall'altezza della barriera di energia chimica da superare, ovvero dall'energia di attivazione Ea. Una reazione è tanto più veloce quanto minore è l'energia di attivazione.

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Con questo tipo di urto, la reazione NO₂(g) + CO(g) → NO(g) + CO₂(g)

• Avviene

• Non avviene

• Non si può determinare

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Con questo tipo di urto, la reazione NO₂(g) + CO(g) → NO(g) + CO₂(g)

• Avviene

• Non avviene

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del sistema e l'energia del sistema ​

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Multiple Select

Perché a temperatura ambiente il metano non reagisce con l'ossigeno?

• Perché l'energia di attivazione è molto alta

• Perché l'energia di attivazione è bassa

• Perché ci vuole più aria

• Perché gli urti delle particelle non sono efficaci

Multiple Select

La velocità di reazione aumenta se:

• La concentrazione dei reagenti è alta

• La temperatura del sistema è alta

• L'energia di attivazione è alta

• L'energia di attivazione è bassa

Labeling

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En. chimica prodotti

En. chimica reagenti

En. di attivazione

Effetto energetico

Multiple Choice

Che tipo di reazione è questa?

• Endoenergetica

• Esoenergetica

• Isoenergetica

• Non si può determinare

Multiple Choice

Cosa indica il tratto 1 in questo sistema?

• La differenza di energia ΔE

• L'energia del complesso attivato

• Indica Ea della reazione diretta

• Indica Ea della reazione inversa

Multiple Choice

Cosa indica il tratto 2 in questo sistema?

• La differenza di energia ΔE della reazione

• L'energia del complesso attivato

• Indica Ea della reazione diretta

• Indica Ea della reazione inversa

Multiple Choice

Cosa indica il tratto 3 in questo sistema?

• La differenza di energia ΔE della reazione

• L'energia del complesso attivato

• Indica Ea della reazione diretta

• Indica Ea della reazione inversa