Chimica e materiali, gli equilibri chimici

Gli equilibri chimici

Equilibrio chimico

Definizione: si definisce equilibrio chimico lo stato in cui, una reazione

chimica, ha velocità della reazione diretta (produzione di prodotti da

parte di reagenti) pari a quella inversa (creazione di reagenti da parte

dei prodotti).

• Ogni equilibrio chimico ha natura dinamica (ovvero che l'equilibrio

ha frutto da una continua iterazione fra i composti che fanno parte

dei reagenti o dei prodotti). ∆ G

La velocità di reazione diretta prevarrà finché il della

• ∆ G

reazione sarà negativo (reazione spontanea); quando è

positivo prevarrà la reazione inversa ma, in equilibrio, le due si

compenseranno tenendo l'energia libera al valore 0 (si ricordi che

∆ G=G −G ).

prodotti reagenti

∆G

• è pari alla derivata del grafico a destra.

Quoziente di reazione e costante di equilibrio

α A+ βB → γC +δD

Per una determinata reazione

• , il quoziente di reazione è:

γ δ

γ δ a ∗a

D]

[C ] ∗[ C D

Q= Q= ,

o, dove, le parentesi quadre, indicano la concentrazione

α β α β

A] B] a

[ ∗[ ∗a

A B

e "a" significa attività (i coeficienti stechiometrici vengono posti all’esponente).

• Si può scrivere Q anche in funzione delle pressioni parziali nel caso di reazioni dove

compaiono solo composti gassosi.

• L'attività di una sostanza è un particolare coeficiente correlato alle iterazioni dei suoi ioni in

soluzione; l'attività di un solido o di un liquido puro è pari a 1; l'attività del solvente in una

soluzione diluita è approssivativamente pari a 1.

• I particolari dati inseriti nel calcolo del Q possono essere presi in qualunque momento

durante la reazione; la costante di equilibrio K, è un particolare quoziente di reazione in cui

concentrazioni o attività sono misurate nella fase di equilibrio chimico della reazione.

• La costante di equilibrio è anche correlata con l'energia libera di reazione standard con la

seguente formula:

°

∆ G K

( )

=−R∗T∗ln , dove R è la costante dei gas ideali

r 1

• La costante di equilibrio riferita alla reazione inversa è pari a , dove K è la

K

costante di equilibrio della reazione diretta.

Utilità delle costanti di equilibri

• La costante di equilibrio ci permette di sapere in che quantità reagenti e prodotti

sono presenti in fase di equilibrio chimica (possiamo sapere in che verso è "spostata"

la reazione). 3

10

Con K > all'equilibrio sono favoriti i prodotti

o 3

−3

Con10 K

< <10 equilibrio "neutro" fra reagenti e prodotti

o