Di Vaibhav Rakesh - Aggiornato il 30 agosto 2022
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Una reazione chimica è guidata dalle collisioni tra le molecole dei reagenti. La velocità di una reazione può essere aumentata manipolando diversi fattori chiave che influenzano la frequenza e l’energia della collisione. Di seguito sono riportati quattro approcci basati sull'evidenza che aumentano in modo affidabile i tassi di reazione.
Un catalizzatore è una sostanza che abbassa l'energia di attivazione di una reazione senza consumarsi o alterare i prodotti finali. Creando un percorso alternativo a basso consumo energetico, i catalizzatori aumentano drasticamente il numero di collisioni produttive. Ad esempio, la decomposizione del clorato di potassio (KClO₃) inizia a 180°C quando è presente il biossido di manganese (MnO₂), mentre la stessa reazione senza catalizzatore inizia solo a 230°C.
L’aumento della temperatura inietta energia cinetica nelle molecole dei reagenti, facendole muovere più velocemente e facendole scontrare più spesso. La relazione è spesso lineare fino a un certo punto, dopo il quale possono prevalere le reazioni collaterali o la decomposizione. Un esempio comune è lo zucchero che si scioglie più rapidamente nell'acqua calda che nell'acqua fredda, poiché la temperatura elevata accelera i processi di diffusione e collisione.
La teoria delle collisioni prevede che una maggiore concentrazione di reagenti aumenti la probabilità di collisioni. Per i gas, ciò può essere ottenuto aumentando la pressione, comprimendo così le molecole in un volume più piccolo. Nei liquidi o nei solidi, la semplice aggiunta di più massa reagente aumenta il tasso di collisione complessivo e accelera la reazione.
Una superficie più esposta significa che più molecole sono disponibili per il contatto in un dato momento. La conversione dei reagenti in forme in polvere o finemente suddivise massimizza questo effetto. Lo zucchero a velo si dissolve più velocemente di una zolletta di zucchero e la combustione è molto più rapida quando il carburante è sotto forma di particelle fini.
Queste strategie (catalizzatori, temperatura, concentrazione e area superficiale) sono i capisaldi della cinetica chimica e vengono abitualmente impiegate nei processi industriali, nei laboratori e nelle applicazioni quotidiane per controllare la velocità di reazione.
