Equilibrio chimico
L'equilibrio chimico gioca un ruolo importante nelle operazioni degli impianti chimici, dove i produttori desiderano ottenere la massima quantità di prodotto.
Dal volume: Whitten “Chimica Generale” Piccin Nuova Libraria S.p.A.
Equilibri chimici omogenei
vdA(g) + B(g) ⇌ C(g) + D(g) viv = vd i
All'equilibrio la velocità della reazione diretta sarà uguale alla velocità della reazione inversa.
Legge di azione di massa: la costante di equilibrio
aA(g) + bB(g) ⇌ cC(g) + dD(g)
Il rapporto tra il prodotto delle concentrazioni all'equilibrio dei prodotti della reazione e quello delle concentrazioni all'equilibrio dei reagenti elevate ai corrispondenti coefficienti stechiometrici è costante a temperatura costante:
K = [C]c[D]d / [A]a[B]b
La costante di equilibrio e la velocità di reazione
2HI(g) ⇌ H2(g) + I2(g)
vd = k1[HI]2 Vi = k2[H2][I2]
All'equilibrio: vd = vi k1[HI]2 = k2[H2][I2]
K = k2[H2][I2] / k1[HI]2
Derivazione termodinamica della costante di equilibrio
ΔG, ΔG°
Il problema delle dimensioni e la costante di equilibrio:
ΔG = ΔG° + RT lnQ
ΔG = 0 Q = K
All'equilibrio: 0 = ΔG° + RT lnK
ΔG° = −RT lnK
eqΔG° < 0 K > 1
eqΔG° > 0 K < 1
eqΔG° = 0 K = 1
Il quoziente di reazione (Q)
aA(g) + bB(g) ⇌ cC(g) + dD(g)
Q = [C]c[D]d / [A]a[B]b
< K Predomina la reazione diretta fino al raggiungimento dell'equilibrio
= K Sistema all'equilibrio
> K Predomina la reazione inversa fino al raggiungimento dell'equilibrio
Figura 17-4: Variazione dell'energia libera totale per una reazione reversibile eseguita a temperatura costante T.
Dal volume: Whitten “Chimica Generale” Piccin Nuova Libraria S.p.A.
Alcuni concetti importanti
La costante di equilibrio è adimensionale. A questo risultato si perviene considerando la definizione termodinamica della K.
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