Concetti Chiave
- I catalizzatori aumentano la velocità delle reazioni chimiche senza partecipare alla reazione, offrendo percorsi alternativi.
- I catalizzatori possono essere omogenei o eterogenei, a seconda della fase in cui si trovano rispetto ai reagenti e ai prodotti.
- Le reazioni chimiche possono raggiungere un equilibrio dinamico, in cui le velocità delle reazioni diretta e inversa sono uguali e le concentrazioni rimangono costanti.
- La costante di equilibrio K determina il rapporto di concentrazione tra reagenti e prodotti all'equilibrio, indipendentemente dalla composizione iniziale.
- L'equilibrio può essere omogeneo, con tutti i componenti nella stessa fase, o eterogeneo, con fasi diverse, influenzando le espressioni della costante di equilibrio.
Alune reazioni spontanee non avvengono perché sono troppo lente, serve un innesco
Indice
Tipi di catalizzatori
Catalizzatori: sostanza che aumenta la velocità di reazione senza entrare a far parte della reazione stessa e senza subire modificazioni offrendo un cammino alternativo alla reazione
• omogenei: nella stessa fase della reazione (gas, liquidi..)
• eterogenei: fase diversa
Gli enzimi sono catalizzatori biologici con una forma molto specifica
Es. di catalizzatori eterogenei: assorbimento di un gas su una superficie solida:
le reazioni di decomposizione dei gas inquinanti nei processi di combustione sono molto lente→serve un catalizzatore→marmitte catalitiche
es. decomposizione dell’acqua ossigenata
Che cosa sono le reazioni reversibili e l'equilibrio dinamico?
Per una generica reazione:
A --> B rezione diretta (forward), v reazione=kf[A]
B--> A rezione inversa (reverse), v reazione=kr
All’equilibrio:
kf[A]= kr
La reazione è reversibile.
Si dice equilibrio dinamico perché la reazione in realtà non si è fermata, ma le velocità opposte sono uguali e le concentrazioni non variano più. Può avvenire solo in un sistema chiuso
La parentesi quadra indica la conc espressa in mol\litro o
moli di gas\V recipiente
kf[A] diminuisce fino ad un valore cost
kr aumenta fino ad un valore cost
Costante di equilibrio e direzione di reazione
Non importa la composizione iniziale della miscela di reazione: all’equilibrio otterremo sempre lo stesso rapporto di concentrazione tra reagenti e prodotti, dato dalla costante di equilibrio Kc, a una certa T
Dimensione: 〖(mol\litri)〗^∆v ∆v= variazione n. di moli
In funzione delle pressioni parziali (se la reazione avviene in fase gassosa):
maggiore il valore di K, maggiore la quantità di prodotti all’equilibrio
minore il valore di K, maggiore la quantità di reagenti all’equilibrio
Possiamo determinare la direzione di reazione
All’equilibrio Q=K (Q=quoziente di reazione)
-se Q>K, avviene la reazione inversa (si consumano i prodotti, il numeratore della costante di equilibrio decresce e Q decresce fino ad eguagliare K)
se Q
Equilibrio omogeneo ed eterogeneo
Equilibrio:
omogeneo: tutti i reagenti e i prodotti nella stessa fase
eterogeneo: fase diversa
es:
La concentrazione di solido (o liquido puro) sono costanti
Non consideriamo la conc di solidi puri nelle espressionidelle costanti di equilibri: quindi la concentrazione di CO2 non dipende dalla quantità di CaO e CaCO3
Domande da interrogazione
- Qual è il ruolo dei catalizzatori nelle reazioni chimiche?
- Cosa si intende per equilibrio dinamico in una reazione chimica?
- Come si determina la direzione di una reazione chimica in equilibrio?
I catalizzatori sono sostanze che aumentano la velocità di reazione senza partecipare alla reazione stessa e senza subire modifiche, offrendo un cammino alternativo alla reazione (come descritto nel testo).
L'equilibrio dinamico si verifica quando le velocità delle reazioni diretta e inversa sono uguali, permettendo alle concentrazioni di reagenti e prodotti di rimanere costanti nel tempo, anche se la reazione continua a verificarsi (come spiegato nel testo).
La direzione della reazione può essere determinata confrontando il quoziente di reazione Q con la costante di equilibrio K: se Q è maggiore di K, avviene la reazione inversa, mentre se Q è minore di K, avviene la reazione diretta (come indicato nel testo).
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