Chimica generale

Kequilibrio e fattori che influenzano l'equilibrio chimico

Kequilibrio viene indicata con K. Per la generica reazione riportata pure sopra abbiamo:

p_c ⋅ p_C / K = p / (p_a ⋅ b_BAK)

È inoltre utile ricavare una relazione tra Δn e K, ricordando che per le sostanze gassose che si comportano idealmente valgono le reazioni seguenti:

n / V = P / (R ⋅ T) oppure V = n ⋅ (R ⋅ T) / P

Tenendo conto che l'ultima relazione relativa alla pressione totale è valida anche per le singole pressioni parziali delle specie gassose coinvolte nell'equilibrio, usando al posto di n e K le moli totali, le moli di ogni singolo componente e sostituendo nell'espressione di Δn, si ha:

Δn = p_n - p_c = (c + d) - (a + b)

Dove p_n e p_c sono le pressioni parziali dei prodotti e dei reagenti, rispettivamente.

Fattori che influenzano l'equilibrio chimico:

Data una reazione d'equilibrio ad una certa temperatura, è possibile spostare

l'equilibrio in un senso o nell'altro senza che il valore della costante di equilibrio cambi, modificando alcuni parametri come il volume e la pressione e aggiungendo o sottraendo qualche componente.

Aumento di volume - l'applicazione del principio dell'equilibrio mobile porta alla conclusione qualitativa che la reazione si sposta verso i prodotti. Infatti un aumento del volume del recipiente, a temperatura costante, provoca un aumento della quantità di prodotti poiché il sistema all'equilibrio reagisce alla sollecitazione esterna (l'aumento del volume) cercando di annullare o minimizzare l'effetto di quest'ultima. La formazione dei prodotti (due moli di prodotti da una mole di reagente) compensa l'aumento di volume del recipiente. Ciò non è valido per reazioni in cui il numero di moli dei reagenti è uguale a quello dei prodotti e in questi casi una variazione del volume non influenza

L'equilibrio chimico. Aumento di pressione — bisogna premettere che, per la legge di Boyle sui gas ideali, la• pressione è inversamente proporzionale al volume e quindi le conclusioni a cui si giungerà saranno opposte a quelle riportate prima per la variazione del volume. Analogamente al caso della variazione di volume, anche nel caso della variazione di pressione, se il numero di moli dei reagenti è uguale a quello dei prodotti, non si ha alcun effetto sulla posizione dell’equilibrio.

Aggiungere o sottrarre un componente — a differenza di ciò che avviene quando viene• variato il volume o la pressione totale, una variazione del numero di moli di una delle specie partecipanti all’equilibrio produce un suo spostamento anche per quelle reazioni per le quali il numero di moli dei reagenti è uguale al numero di moli dei prodotti. Va inoltre considerata anche la variazione di temperatura che influenza l’equilibrio.

chimicoed in particolare:Per reazioni esotermiche un aumento della temperatura favorisce la formazione dei• reagenti e quindi il valore della costante d’equilibrio diminuisce; una diminuzione dellatemperatura favorisce invece la formazione dei prodotti;Per reazioni endotermiche il comportamento è opposto: un aumento della temperatura• favorisce la formazione dei prodotti e quindi la costante di equilibrio aumenta, unadiminuzione della temperatura favorisce invece la formazione dei reagenti.

Gli equilibri nei sistemi eterogeneiGli equilibri chimici che abbiamo esaminato precedentemente sono tutti equilibriomogenei, cioe equilibri che si stabiliscono tra sostanze che si trovano nella stessa fase. Glifi fl flequilibri chimici tra sostanze in fasi diverse si chiamano equilibri eterogenei. Anche perquesti equilibri è possibile applicare la legge di azione di massa facendo delleconsiderazioni sulle concentrazioni delle fasi che precedono parte all’equilibrio.

“• −OH“sono basi quelle sostanze che in soluzione acquosa liberano ioni idrossido , ”•Arrhenius osservo anche che, mescolando acidi e basi nelle dovute proporzioni, le proprietà+Hdegli uni e delle altre si annullavano a vicenda poiché avveniva la reazione tra gli ioni−OHprovenienti dagli acidi e gli ioni provenienti dalle basi per formare acqua e si ottenevain soluzione una nuova sostanza, chiamata sale. Questa teoria pero presenta alcuni limitiovvero:- Le de nizioni sono valide soltanto quando il solvente è l’acqua;- Non può essere spiegato il comportamento acido o basico in acqua di composti, molecole− +OH He ioni che non contengono nella loro formula ne ioni ne ioni .J.Brönsted e T.M.Lowry proposero una teoria più completa :“si de nisce acido HA, una sostanza capace di donare un protone ad un’altra sostanza dettabase, B, capace di accettarlo”Da questa de nizione derivano

• l'esistenza di un acido è legata a quella di una base e viceversa, cioè la funzione acida e basica si esplicano contemporaneamente;
• Un acido HA può produrre una base, che viene detta sua base coniugata, e una base B+ BH può produrre un acido, che viene detto acido coniugato.

Questi è utile accennare ai cosiddetti acquaioliche possono essere considerati dei complessi che si formano quando un soluto ionico viene sciolto in acqua.

Autoionizzazione dell'acquaIl comportamento dell'acqua è anfotero poiché alcune molecole cedono un protone comportandosi da acido mentre altre lo accettano comportandosi da base. L'anfoterismo è tipico di molte specie e il verificarsi di uno o dell'altro evento dipende dall'energia relativa dei legami che una generica sostanza XOH ed in particolare, nel caso dei legami X-O ed O-H sono simili, si può avere questo fenomeno, cioè la rottura può avvenire in entrambe le posizioni a seconda delle proprietà del solvente.

Introduciamo il concetto di equilibrio di autoionizzazione (detto autoprotolitico) dell'acqua, che può valere per tutte le reazioni di equilibrio ionico e si scrive:

[H₂O]⁺[OH]^- = K'_w[H₂O]

= [H₂O][OH^-] da cui segue 2[H₂O] <=> 2[H₃O⁺] K_w′ = [H₃O⁺][OH^-]

Con K_w che rappresenta una costante che viene indicata come e prende il nome di2 w−141,0 ⋅ 10^-14 K_w prodotto ionico dell’acqua con valore pari a 1 ⋅ 10^-14 alla temperatura di 25 gradi. K_w aumenta con la temperatura perché il processo di autoionizzazione è endotermico.

[H₃O⁺] = [OH^-]

Dall’equilibrio di ionizzazione dell’acqua si ricava che in acqua pura [H₃O⁺] = [OH^-] = 1 ⋅ 10^-7 pertanto possiamo dire che [H₂O] = [H₃O⁺] = [OH^-] da questo possiamo concludere che l’acqua pura è neutra.

Inoltre per evitare di lavorare con le potenze di 10 è stato introdotto il simbolo p che è uguale a -log₁₀ in base 10. Avremo dunque il pH che indica la concentrazione degli ioni H₃O⁺ e il pOH che indica la concentrazione degli ioni OH^-. Una sostanza sarà acida se il pH è minore di 7 mentre sarà basica se il pH è maggiore di 7.