Concetti Chiave
- L'esperimento di Haber illustra la sintesi dell'ammoniaca attraverso la reazione di azoto e idrogeno, raggiungendo un equilibrio specifico a determinate concentrazioni.
- Le variazioni delle concentrazioni di N2 e H2 durante l'esperimento sono calcolate in base ai rapporti stechiometrici con NH3, evidenziando un decremento proporzionale.
- Per analizzare le concentrazioni all'equilibrio, è utile organizzare i dati in una tabella che mostra le variazioni e i valori finali delle specie chimiche coinvolte.
- La decomposizione di BrCl in Br2 e Cl2 presenta una costante di equilibrio di 32 a 500K, utile per calcolare le concentrazioni in equilibrio a partire da una soluzione iniziale di BrCl.
- Quando le variazioni nelle concentrazioni sono minime, è possibile semplificare le equazioni chimiche, passando da un'equazione di ordine superiore a una di ordine inferiore per facilitare i calcoli.
Che cos'è l'Esperimento di Haber?
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
Decomposizione di BrCl
BrCl si decompone in Br2 e Cl2 raggiungendo l'equilibrio a cui corrisponde una K=32 a 500K. Se inizialmente è presente BrCl pura a [ ]=3.3x10-2M quale sarà la [ ] della miscela all'equilibrio?
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.
Domande da interrogazione
- Qual è l'importanza dell'Esperimento di Haber nella sintesi dell'ammoniaca?
- Come si calcola la costante di equilibrio (K) nell'Esperimento di Haber?
- Qual è il risultato della decomposizione di BrCl all'equilibrio?
L'Esperimento di Haber è fondamentale per la sintesi dell'ammoniaca, in quanto dimostra come reagire azoto e idrogeno in specifiche proporzioni per raggiungere l'equilibrio, con una concentrazione di ammoniaca di 0.15 mol/l a una certa temperatura.
La costante di equilibrio (K) si calcola utilizzando le concentrazioni molari all'equilibrio delle sostanze coinvolte nella reazione, come illustrato nel testo, dove si riportano le variazioni delle concentrazioni di N2, H2 e NH3.
La decomposizione di BrCl in Br2 e Cl2 raggiunge un equilibrio con una costante K=32 a 500K, e partendo da una concentrazione iniziale di BrCl pura di 3.3x10^-2M, si può determinare la composizione della miscela all'equilibrio risolvendo un'equazione di secondo grado.
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