cinetica chimica
La cinetica chimica offre un insieme di metodi insostituibili per la comprensione dei meccanismi delle reazioni chimiche e l'ottimizzazione dei loro rendimenti. L'esposizione qui proposta è stata semplificata per adattarla alle applicazioni della tecnologia farmaceutica.
ordine di reazione
Una qualsiasi reazione o trasformazione chimica, richiede per definizione un certo tempo per il suo completamento. In generale, la velocità di reazione può essere correlata alla concentrazione delle specie partecipanti al processo, secondo un'equazione cinetica la cui forma generale è:
dove:
[A], [B], ... = concentrazioni delle singole specie reagenti;
k = coefficiente cinetico della reazione;
a, b, ... = costanti
Il fatto che nella eq. 1 figuri un prodotto di concentrazioni, si giustifica come segue: in una generica reazione A + B 
P, (A e B reagiscono per formare il prodotto P), la probabilità con cui una molecola di A incontra e quindi reagisce con una molecola di B, è proporzionale alla concentrazione di B; evidentemente, un analogo ragionamento vale per B, che reagisce con A in misura proporzionale alla concentrazione di quest'ultimo.
Per fare un esempio pratico: si pensi ad un doppio lancio di dadi: la probabilità di ottenere un doppio 6 è data dal prodotto delle probabilità con cui si può ottenere un 6 con un singolo lancio (1/6 x 1/6 = 1/36).
In particolare, si definisce ordine di reazione, la somma delle costanti (a, b, ...) che figurano nella equazione cinetica. Così, per esempio, l'ordine della generica reazione schematizzata nell'eq. 1 è: a + b.
Come vedremo nei prossimi paragrafi, le equazioni cinetiche non sono determinabili stechiometricamente, ma solo per via sperimentale, misurando ad opportuni intervalli di tempo le concentrazioni delle singole specie reagenti (v. determinazione dell'ordine di una reazione chimica).
equilibrio chimico e coefficienti stechiometrici
Si consideri, per esempio, la reazione di equilibrio:
2
A +
B 
C +
D
le cui concentrazioni si trovano in una relazione data dalla costante di equilibrio:
K = [C] · [D]/[A]2· [B]
Si faccia attenzione a non confondere l'equazione dell'equilibrio chimico con le singole velocità di reazione e controreazione: i numeri ad esponente nella legge di azione di massa sono i rispettivi coefficienti stechiometrici e si riferiscono alla condizione di equilibrio chimico. Detti esponenti, non sono necessariamente eguali a quelli che compaiono nelle equazioni cinetiche di reazione e controreazione (anche se è possibile trovare fra gli uni e gli altri una relazione, purché si conosca il meccanismo di reazione) proprio perché si riferiscono a condizioni di non equilibrio.
Questa precisazione - con riferimento all'equilibrio appena esaminato - implica che la velocità di reazione non ha necessariamente la forma v = [A]2 · [B], che sia cioè di terzo ordine e quella di controreazione, [C] · [D], sia di secondo ordine.
Marcello Guidotti, copyright 2003, 2007
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