Chimica generale - l'equilibrio chimico

La costante di equilibrio K

PERTANTO I VALORI POSTI NELL’ESPRESSIONE DI K SONO NUMERICAMENTE UGUALI ALLE CONCENTRAZIONI (M) MA SONO ADIMENSIONALI K è una costante termodinamica adimensionale. - Per una reazione all’equilibrio DIPENDE SOLTANTO dalla temperatura. - Al variare della temperatura cambiano anche i valori della maggior parte delle costanti di equilibrio e i sistemi reagiranno per raggiungere nuovi equilibri con nuovi valori di K. La costante viene chiamata COSTANTE DI EQUILIBRIO ed è definita come il prodotto delle concentrazioni all’equilibrio dei prodotti, diviso per il prodotto delle concentrazioni dei reagenti, ciascuna concentrazione elevata ad un esponente pari al coefficiente stechiometrico dell’equazione bilanciata. Il valore di K è ovviamente costante, ma esso rappresenta la costante di equilibrio solo quando il sistema è effettivamente all'equilibrio. Lontani dalla posizione di equilibrio (concentrazioni dallo stesso ordine di grandezza del quoziente di concentrazioni di equilibrio) la

La relazione esprime il rapporto tra la costante di equilibrio K e la variazione di energia libera standard ΔG°. La variazione di energia libera standard ΔG° è associata alla conversione completa di tutti i reagenti inizialmente presenti in condizioni standard (STP) in tutti i prodotti in condizioni STP.

La variazione di energia libera per QUALSIASI altra concentrazione è ΔG = ΔG° + RTlnQ.

La relazione tra la costante di equilibrio K e la variazione di energia libera standard ΔG° è ΔG° = -RTlnK.

Affinché la reazione all'equilibrio sia a favore dei prodotti, ΔG° deve essere minore di zero, quindi lnK deve essere maggiore di zero. Da cui K deve essere positivo (K > 1).

Il significato della costante di equilibrio è che il suo valore può essere utilizzato per calcolare le quantità di prodotto che saranno presenti nel sistema.

all’equilibrio.► K>>1: la reazione è spostata a favore dei prodotti; le concentrazioni all’equilibrio dei prodotti sono molto più grandi rispetto a quelle dei reagenti' 34NO + O NO + O K = 6x10 a 25°C(g) 3(g) 2(g) 2(g)► K<<1 : la reazione è spostata a favore dei reagenti; le concentrazioni all’equilibrio dei reagenti sono molto più grandi rispetto a quelle dei prodotti' -583O 2O K = 6.25x10 a 25°C2(g) 3(g)

Quando il sistema è all'equilibrio, abbiamo una situazione in cui sono presenti tutti i componenti, ognuno con una concentrazione che non cambia nel tempo (sempre che non cambino i parametri: pressione P, numero di moli dei singoli componenti n, temperatura T).

PERTURBAZIONE DI UN EQUILIBRIO CHIMICO

Un equilibrio chimico può essere perturbato:

1. variando la temperatura
2. variando la concentrazione di un reagente o di un prodotto
3. variando il volume (reazioni di gas)

UN EQUILIBRIO CHIMICO

Può essere perturbato. Principio di Le Chatelier Variazioni di temperatura T=50°C T=0°C (bruno) (incolore) Variazioni di temperatura + calore A + B C + D ΔH<0 reazione esotermica Una diminuzione di temperatura favorisce la formazione dei prodotti. Il sistema, all'equilibrio, reagisce alla sottrazione di calore (cercando di produrlo) favorendo la reazione diretta (che produce calore), raggiungendo un altro equilibrio alla nuova temperatura. Le reazioni chimiche avvengono con assorbimento o con cessione di calore. R + calore P PER UNA REAZIONE ENDOTERMICA, UN AUMENTO DELLA TEMPERATURA COMPORTA SEMPRE UN AUMENTO DELLA COSTANTE TERMODINAMICA; LA REAZIONE DIVIENE SEMPRE PIÙ SPOSTATA A FAVORE DEI PRODOTTI. R P + calore PER UNA REAZIONE ESOTERMICA, UN AUMENTO DELLA TEMPERATURA COMPORTA SEMPRE UNA DIMINUZIONE DELLA COSTANTE TERMODINAMICA; LA REAZIONE DIVIENE SEMPRE MENO SPOSTATA A FAVORE DEI PRODOTTI. Variazione della concentrazione di un reagente o di un prodotto può influenzare l'equilibrio chimico.

prodotto2(p )HIK = (p ) (p )H2 I2

In questo caso non c'è variazione del numero di molecole per cui L'EQUILIBRIO SI MOSTRA INDIFFERENTE ALLE VARIAZIONIeq DI VOLUME O DI PRESSIONE.

Per le reazioni in fase gassosa la se si riduce il volume Variazione del pressione aumenta. volume

Per il principio dell' equilibrio mobile, il sistema cercherà di opporsi spostandosi nella direzione (che dipende dal cui corrisponde minor pressione numero di molecole).

Quindi in una reazione di dissociazione una riduzione di volume (aumento di pressione) sposta l'equilibrio verso sinistra (minore pressione).

⇄PCl PCl + Clg g g5 ( ) 3 ( ) 2 ( )