Concetti Chiave
- La costante di equilibrio esprime il rapporto tra il prodotto delle concentrazioni dei prodotti e quello dei reagenti, con ciascuna concentrazione elevata al proprio coefficiente stechiometrico.
- La legge delle azioni di massa, o legge di Guldberg-Waage, descrive come le concentrazioni dei reagenti e prodotti all'equilibrio determinano la costante di equilibrio.
- Un equilibrio chimico coinvolge quattro fasi: moli iniziali, moli consumate, moli formate e moli all'equilibrio, che riguardano sia reagenti che prodotti.
- In una reazione reversibile, l'equilibrio si raggiunge quando la velocità della reazione in un senso è uguale a quella nel senso opposto.
- Nel calcolare le pressioni parziali all'equilibrio per reazioni gassose, si utilizzano le pressioni anziché le concentrazioni, come mostrato nell'equilibrio di decomposizione dell'HI.
Indice
Costante di equilibrio e legge delle azioni di massa o legge di guldberg wooge (vaghe)
Costante di equilibrio
Il rapporto fra il prodotto delle concentrazioni dei prodotti elevato ciascuno per il proprio coefficiente stechiometrico , è il prodotto delle concentrazioni dei reagenti, elevati ciascuno per il proprio coefficiente stechiometrico è costante
aA + Bb = cC + dD
il rapporto fra il prodotto delle concentrazioni dei prodotti :
K(costante)= [C]c * [D]d
—————
[C]A * [ B ]b
Legge delle azioni di massa o legge di Guldberg Wooge (Vaghe)
Studiare un equilibrio significa scansionare quattro momenti:
primo momento: le moli iniziali (le quantità dei reagenti);
secondo momento: moli consumate.
Terzo momento: moli formate;
quarto momento: moli all’equilibrio (riguardano sia i reagenti che i prodotti).
CO2+H2 —— CO+H2O (moli all’equilibrio)
Moli iniziali
concentrazioni di CO2 -x
concentrazione di H2 -x
Moli formate
- - + +
x = 0,50
0,50 * 0,50
0,20(concentrazione H2)-0,50
H2+I2 —— 2HI (reazione reversibile)
reazione reversibile: evolve da destra verso sinistra e da sinistra verso destra
un equilibrio è una reazione in cui v1 (velocità del processo che va da sinistra a destra) è uguale a v2 (velocità del processo che va da destra a sinistra).
Moli iniziali
H2: 1,0
I2: 1,0
2HI: -
Moli consumate
H2: -x
I2: -x
2HI: -
Moli Formate
H2: -
I2: -
2HI: 2x
Moli all’equilibrio
H2: 1,0-x
I2: 1,0-x
2HI: 2x
H2: 0,221 = 1,0-x
I2: 0,221 = 1,0-x
2HI: 2x=1,558
x = 1,0-0,221=0,779
2HI = 1,558*2^
kc = 49
Problema
In un reattore in cui sia stato introdotto HI allo stato gassoso alla pressione di 8,2 atm, si stabilisce l’equilibrio di decomposizione:
HI —— H2+I2
Alla temperatura alla quale viene condotta l’esperienza, Kv è uguale a 2,04*10*-2. Calcolare le pressioni parziali di tutte le specie all’equilibrio.
Hi —— H2+I2
È inutile dire che con i gas, anziché le concentrazioni, utilizziamo le pressioni.
2HI - 2x
8,2
pH2*pI2/p HI 2^
2,04 *10*-2 = x * x / 8,2-x)2^ = rad. quadr. x2^ / rad. quard 8,2-x2^
1,4*10*-2=x/8,2-2x
Domande da interrogazione
- Che cos'è la costante di equilibrio e come si calcola?
- Quali sono i quattro momenti da considerare nello studio di un equilibrio chimico secondo la legge delle azioni di massa?
- Come si calcolano le pressioni parziali all'equilibrio in una reazione di decomposizione di HI?
La costante di equilibrio è il rapporto tra il prodotto delle concentrazioni dei prodotti, ciascuno elevato al proprio coefficiente stechiometrico, e il prodotto delle concentrazioni dei reagenti, anch'essi elevati ai propri coefficienti stechiometrici. Si calcola con la formula K = [C]^c * [D]^d / [A]^a * [B]^b.
I quattro momenti da considerare sono: le moli iniziali (quantità dei reagenti), le moli consumate (differenza tra moli iniziali e finali), le moli formate, e le moli all'equilibrio (quantità di reagenti e prodotti all'equilibrio).
Per calcolare le pressioni parziali all'equilibrio, si utilizza la costante Kv e si risolve l'equazione Kv = (pH2 * pI2) / (pHI)^2, dove pH2 e pI2 sono le pressioni parziali di H2 e I2, e pHI è la pressione parziale di HI.
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