Che cos'è l'equilibrio chimica in chimica generale

L'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.

⋅c d[C] [D] = K ⋅a b[A] [B]

La costante di equilibrio e la velocità di reazione

vd2HI(g) → H2(g) + I2(g)

viV = k [HI] V = k [H2] [I2]

d1 i2

All'equilibrio v = vd ik [HI] = k [H2] [I2]

1 2 2

• ⋅k [ H ] [ I ] [ H ] [ I ]= =1 2 2 2 2K2 2k [ HI ] [ HI ]2Derivazione termodinamica della costante di equilibrio.
• ∆G, ∆G°Il problema delle dimensioni e la costante di equilibrio° ⋅ °c d[ p / p ] [ p / p ]∆ = ∆ ° + C DG G RT ln ° ⋅ °a b[ p / p ] [ p / p ]A B
• Il rapporto p/p° è adimensionale e per un gas ideale p° =1 atm.
• ∆G ∆G°= + RT lnQ
• ∆G = 0 Q = K
• All’equilibrio 0 ∆G°= + RT lnQ
• ∆G° = – RT lnK eq
• ∆G° < 0 K > 1eq
• ∆G° > 0 K < 1eq
• ∆G° = 0 K = 1eq
• Il quoziente di reazione (Q)aA(g) + bB(g) cC(g) + dD(g)⋅c d[C ] [ D ] Non necessariamente=Q concentrazioni⋅a b[ A] [ B ] all’equilibrio
• < 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’energialibera totale per una reazione

reversibileeseguita a temperatura costanteT.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 Kche coinvolge le attività (quantità adimensionali) piuttosto che le concentrazioni.

La costante di equilibrio varia solo con la temperatura

La costante di equilibrio è costante a temperatura costante

La costante di equilibrio è indipendente dalle concentrazioni iniziali

Il valore della costante di equilibrio dipende dalla forma in cuil’equazione viene bilanciata

FIGURA 7-7 Illustrazione del lavoro (diCalcolo della concentrazioni all’equilibrioespansione) durante una reazione chimica

ESERCIZI

Fattori che influenzano gli equilibri

Convenzioni per i segni di q e w.

Principio di Le Chatelier: Se un sistema all’equilibrio viene perturbatovariando il valore di alcuni dei parametri

Che regolano l'equilibrio, il sistema reagisce variandone altri in modo da mantenere inalterato il suo stato di equilibrio.

Vi sono quattro tipi di reazione da prendere in considerazione:

1. Variazione di concentrazione
2. Variazione della pressione (Variazione di volume)
3. Variazioni di temperatura
4. Introduzione di catalizzatori

Equilibrio in fase gassosa per la reazione esotermica.

Dal volume: Whitten "Chimica Generale" Piccin Nuova Libraria S.p.A.

Effetti delle variazioni di concentrazione.

Dal volume: Whitten "Chimica Generale" Piccin Nuova Libraria S.p.A.

Effetto delle variazioni di temperatura sull'equilibrio della reazione endotermica.

Dal volume: Whitten "Chimica Generale" Piccin Nuova Libraria S.p.A.