L'aumento della concentrazione dei reagenti generalmente aumenta la velocità di reazione perché sono presenti più molecole o ioni reagenti per formare i prodotti di reazione. Ciò è particolarmente vero quando le concentrazioni sono basse e poche molecole o ioni reagiscono. Quando le concentrazioni sono già elevate, spesso viene raggiunto un limite in cui l'aumento della concentrazione ha scarso effetto sulla velocità di reazione. Quando sono coinvolti più reagenti, l'aumento della concentrazione di uno di essi potrebbe non influenzare la velocità di reazione se non è disponibile una quantità sufficiente degli altri reagenti. Nel complesso, la concentrazione è solo un fattore che influenza la velocità di reazione e la relazione di solito non è semplice o lineare.
TL; DR (troppo lungo; non ho letto)
La velocità di reazione in generale varia direttamente al variare della concentrazione dei reagenti. Quando la concentrazione di tutti i reagenti aumenta, più molecole o ioni interagiscono per formare nuovi composti e la velocità di reazione aumenta. Quando la concentrazione di un reagente diminuisce, sono presenti meno molecole o ioni e la velocità di reazione diminuisce. In casi speciali come per alte concentrazioni, per reazioni catalitiche o per un singolo reagente, la modifica della concentrazione dei reagenti potrebbe non influenzare la velocità di reazione.
Come cambia la velocità di reazione
In una tipica reazione chimica, diverse sostanze reagiscono per formare nuovi prodotti. Le sostanze possono essere riunite come gas, liquidi o in soluzione e la quantità di ciascun reagente presente influisce sulla velocità con cui procede la reazione. Spesso c'è più che sufficiente di un reagente e la velocità della reazione dipende dagli altri reagenti presenti. A volte la velocità di reazione può dipendere dalla concentrazione di tutti i reagenti, a volte sono presenti catalizzatori che aiutano a determinare la velocità della reazione. A seconda della situazione specifica, la modifica della concentrazione di un reagente potrebbe non avere alcun effetto.
Ad esempio, nella reazione tra magnesio e acido cloridrico, il magnesio viene introdotto come solido mentre l'acido cloridrico è in soluzione. Tipicamente l'acido reagisce con gli atomi di magnesio del metallo e, man mano che il metallo viene consumato, la reazione procede. Quando più acido cloridrico è in soluzione e la concentrazione è più alta, più ioni di acido cloridrico consumano il metallo e la reazione accelera.
Allo stesso modo, quando il carbonato di calcio reagisce con l'acido cloridrico, l'aumento della concentrazione dell'acido accelera la velocità di reazione finché è presente una quantità sufficiente di carbonato di calcio. Il carbonato di calcio è una polvere bianca che si mescola con l'acqua ma non si dissolve. Quando reagisce con l'acido cloridrico, forma cloruro di calcio solubile e si libera anidride carbonica. L'aumento della concentrazione di carbonato di calcio quando ce n'è già molto nella soluzione non avrà alcun effetto sulla velocità di reazione.
A volte una reazione dipende dai catalizzatori per procedere. In tal caso, la modifica della concentrazione del catalizzatore può accelerare o rallentare la reazione. Ad esempio, gli enzimi accelerano le reazioni biologiche e la loro concentrazione influenza la velocità di reazione. D'altra parte, se l'enzima è già completamente utilizzato, la modifica della concentrazione degli altri materiali non avrà alcun effetto.
Come determinare la velocità di reazione
La reazione chimica consuma i reagenti e crea prodotti di reazione. Di conseguenza, la velocità di reazione può essere determinata misurando quanto velocemente vengono consumati i reagenti o quanto prodotto di reazione viene creato. A seconda della reazione, di solito è più facile misurare una delle sostanze più accessibili e facilmente osservabili.
Ad esempio, nella reazione di magnesio e acido cloridrico di cui sopra, la reazione produce idrogeno che può essere raccolto e misurato. Per la reazione del carbonato di calcio e dell'acido cloridrico per produrre anidride carbonica e cloruro di calcio, è possibile raccogliere anche l'anidride carbonica. Un metodo più semplice potrebbe essere pesare il contenitore di reazione per determinare quanta anidride carbonica è stata emessa. Misurare la velocità di una reazione chimica in questo modo può determinare se la modifica della concentrazione di uno dei reagenti ha modificato la velocità di reazione per il particolare processo.