Concetti Chiave
- L'esperimento di Haber per la sintesi dell'ammoniaca coinvolge N2 e H2, con la formazione di NH3 a equilibrio.
- Le concentrazioni di N2 e H2 diminuiscono rispettivamente di 0.075 mol/l e 0.225 mol/l quando NH3 si forma a 0.15 mol/l.
- La concentrazione all'equilibrio è 0.425 mol/l per N2, 0.575 mol/l per H2 e 0.15 mol/l per NH3.
- La decomposizione di BrCl in Br2 e Cl2 ha una costante di equilibrio K=32 a 500K, partendo da una concentrazione iniziale di 3.3x10-2 M di BrCl.
- Le variazioni di concentrazione possono essere semplificate, riducendo l'equazione da un grado superiore a uno inferiore se le variazioni sono piccole.
Calcolo della costante di equilibrio
Prendiamo ad esempio l’esperimento di Haber della sintesi dell’ammoniaca: facendo reagire 0.5 mol/li di N2 con 0.8 mol/l di H12 dopo un certo tempo si raggiunge l'equilibrio. In questa condizione, a una certa T, la concentrazione di ammoniaca è 0.15mol/l. Calcolare la K di equilibrio.
1. scrivere l’equazione chimica e la costante di equilibrio
2. dato che il rapporto stechiometrico N2/NH3 è 0.5 mentre quello H2/NH3 è 1.5 ne segue che le concentrazioni di N2 e H2 sono diminuite rispettivamente di 0.5 e 1.5 volte la con concentrazione di NH3 che si è formata
3. riporto i dati in una tabella
N2 H2 NH3
concentrazione molare iniziale 0.5 0.8 0
variazione della concentrazione molare -0.15*0.5=-0.075 -0.15*1,5=-0.225 +0.15
concentrazione molare all’equilibrio 0.5-0.075=0.425 0.8-0.225=0.575 0.15
Calcolo della composizione di un equilibrio a partire da K
BrCl si decompone in Br2 e Cl2 raggiungendo l'equilibrio a cui corrisponde una K=32 a 500K.
Usando Ke risolvo l’equazione di secondo grado relativa. Quando la variazione è talmente piccola da lasciare praticamente invariata una concentrazione si può semplificare l'equazione, passando per esempio da una di 3° a una di 2° grado o da una di 2° a una di 1° grado.
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