Chimica generale (teoria) - parte 2/2

EQUILIBRIO CHIMICO

A+B → C+D

Reagenti Prodotti

In soluzione acquosa, l'equilibrio

[C][D]_id = costante =K [A][B]

(Che è costante non vuol dire che la reazione non avvenga più: le specie reagiscono e la reazione può invertirsi → la velocità dei due processi è uguale)

A+B ↔ C+D(situaz più semplice)

K dipende solo dalla temperatura (parametri termodinamici)

aA+bB ↔ cC+dD

K_eq = [C]^c[D]^d [A]^a[B]^b

[ ]=concentrazione moli/V

Per una reazione allo stato gassoso:

K_eq = K_P (rapporto tra pressioni)

K_P = pC^c·pD^d pA^a·pB^b

pA,pB,pC,pD = pressioni parziali

(p_i = ⍴_iRT V)

K_P = (m_C)^c (m_D)^d (m_A)^a (m_B)^b · RT Δn (m_ART/V)^c (m_DRT/V)^d (⍴_ART/V)^a (⍴_BRT/V)^b V V

^c+d-a-b c+d-a-b

K_eq = [C]^c [D]^d = [A]^a [B]^b · RT Δn Δn = n_pr - n_r moli prodotti - moli reagenti

K_P = K_C R_T^Δn

→ K_P espressa in funzione della p parziale di p rispetto alla K_C delle concentrazioni, con questa relazione

(P. parz. = p totale per fraz. molare)

P_i = P_tot X_i

K_p = (X^c C^d)/ (X^a A^b)

c+d = a+b

P

K_χ

⇒

K_P = K_χ p^Δn

K_P = K_X = K_C per Δn = 0

costante a 1 costante Δp = variaz. Sistema

A + B → C

[A] e [B]

CONCENTRAZIONE

[C]

TEMPO

EQUILIBRIO

V_dir = k_dir [A·][B]

V_inv = k_inv [C]

VELOCITÀ

V_diretta

V_inversa

TEMPO

EQUILIBRIO

V_dir = V_inv

K_dir [A] [B] = K_inv [C]

[C] = K_dir/ K_inv [A]₀ e [B]₀

HCl H₂NO₃ H₂SO₄

Soluzione Tampone

Soluzione composta da un acido debole + un sale contenente la sua base coniugata.

(es: CH₃COOH/CH₃COONa)

oppure

Soluzione composta da base debole + sale del suo acido coniugato.

(es: NH₃/NH₄Cl)

Proprietà

Mantengono pressoché invariato il loro pH anche in seguito a piccole aggiunte di acidi o di basi forti.

Rispetto alla quantità complessiva di tampone (su 10 = 1/10)

es: soluz. tampone = CH₃COOH / CH₃COO^-

concentrazione iniziale = CH₃COOH = C_A

quando preparo soluzione CH₃COONa = C_B

CH₃COOH + H₂O ⇌ CH₃COO^- + H₃O⁺

• Iniziali: C_A C_B 0
• All'equilibrio: C_A - x C_B + x x

K_a = [CH₃COO^-][H₃O⁺] / [CH₃COOH] = (C_B + x) * x / (C_A - x)

Esplicito rispetto a [H₃O⁺]

[H₃O⁺] = K_a C_A / C_B

o risolvo equazione (di 1^o grado) e approssimo

Acidi e basi monoprotici deboli

HA + H₂O ⇌ H₃O⁺ + A⁻

oppure

HA + H₂O ⇌ A⁻ + OH⁻

hanno una sola K_a (K_b)

Acidi (basi) poli-pratici deboli

ad esempio:

• H₂A + H₂O ⇌ H₃O⁺ + HA⁻
• HA⁻ + H₂O ⇌ H₃O⁺ + A²⁻

hanno due K: K₁ = [H₃O⁺][HA⁻]/[H₂A] e K₂ = [H₃O⁺][A²⁻]/[HA⁻]

• un acido che ha m protoni e così via dissociabili ha m successive equilibri di dissociazione caratterizzati da m costanti di dissociazione.
• nel caso dell'acido diprotico, le 4 quantità [H₃O⁺], [A²⁻], [HA⁻], [H₂A] sono ricavate rispettivamente da K_w K₁ K₂ C_f elettoneutralità

[Ca²⁺] col metodo sodio, Ca - [HA⁻] + [HA⁻] + [A²⁻]

[H₃O⁺] [OH⁻] + [HA][3₂₊] - K_w - HA⁻ + [2A²⁻]/[H₃O⁺]