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EQUILIBRIO  CHIMICO  

 

Nel rappresentare le reazioni abbiamo finora usato una sola freccia che indica la direzione

da reagenti a prodotti, come se le reazioni potessero andare solo in quella direzione, cioè come

se esse fossero tutte irreversibili; in effetti quasi tutte le reazioni chimiche sono reversibili

e dovremo perciò usare una doppia freccia e scrivere

Questo comporta che dai prodotti si possa ottenere i reagenti; in realtà avremo, quando il

sistema si sarà stabilizzato, quando cioè sarà all'equilibrio, una situazione in cui saranno

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 ,

i

temperatura T).

Nella figura 21.1 vengono evidenziate le variazioni delle concentrazioni nel tempo, sia che si

parta dai reagenti, sia che si parta dai prodotti. Notare che le concentrazioni di partenza

possono essere casuali: quando si crea un sistema di reazione, non è necessario che le

quantità dei componenti rispettino esattamente i coefficienti stechiometrici. La reazione

procede comunque, in base ai coefficienti stechiometrici propri della reazione.

Per esempio: se ho una reazione del tipo: 2 A + B C

← →

e se il mio sistema è formato da 1 mole di A e 10 moli di B, la reazione procede comunque ma,

supponendo che reagiscano quasi tutte le moli di A (cioè che l'equilibrio sia spostato quasi

completamente a destra), alla fine della reazione avrò circa 0,5 moli di C e resteranno ancora

circa 9,5 moli di B.

Fig.21.1 Grafico C/t, Concentrazione contro tempo, che

rappresenta la variazione di concentrazione di ogni singolo

componente in un sistema chiuso in cui avviene la reazione

sopra indicata.

Se si parte da A (verde) e B (viola), questi avranno una

certa concentrazione a t=0, mentre C (rosso) e D (azzurro)

hanno concentrazione nulla; mano a mano che la reazione

procede le concentrazioni di A e B diminuiscono e

contemporaneamente quelle di C e D aumentano fino a

raggiungere un valore limite.

Viceversa se si parte da C e D.

Sia che si parta dai reagenti A e B, sia dai reagenti C e D, le

concentrazioni finali sono le stesse e corrispondono alla

situazione di equilibrio.

Questa situazione si chiama di equilibrio dinamico: si può considerare raggiunto quando la

velocità di reazione diretta è eguale a quella della reazione inversa: per questo si chiama

"dinamico", perché, anche quando l'equilibrio è raggiunto, le reazioni diretta e inversa

continuano ad avvenire, ma senza modificare le concentrazioni delle specie presenti.

La posizione dell'equilibrio, cioè le mutue concentrazioni dei componenti, dipende da vari

fattori, ma, a parità di questi, non cambia, sia che si parta dai reagenti sia dai prodotti: il

risultato finale, nelle stesse condizioni, è lo stesso, anche se la velocità di raggiungimento può

essere diversa, ma questo è solo un problema cinetico.

 

EQUILIBRIO  CHIMICO  

 

Poiché all'equilibrio le concentrazioni dei componenti sono costanti, sarà costante anche

un loro rapporto, che esprime la legge dell'azione di massa (nel senso che se modifico la

concentrazione di un componente, automaticamente si modificano le altre in modo che il

rapporto generale K resti costante).

c

Per convenzione scriviamo al numeratore i prodotti della reazione così come noi l'abbiamo

scritta: se considerassimo la reazione inversa, avremmo al numeratore A e B, al denominatore

C e D.

Gli esponenti sono i rispettivi coefficienti stechiometrici (ricordiamo che essi non sono

necessariamente eguali a quelli che compaiono nella velocità di reazione, anche se è possibile

trovare fra questi e quelli una relazione, purché si conosca il meccanismo di reazione).

La costante K viene chiamata costante di equilibrio che è una costante termodinamica;

c

dipende solo dalle sostanze in equilibrio e dalla T del sistema; il simbolo "c" è dovuto al fatto

-3

che essa è espressa mediante le concentrazioni (mol dm ).

Il valore di K è ovviamente costante, ma esso rappresenta la costante di equilibrio solo

c

quando il sistema è effettivamente all'equilibrio; prima del raggiungimento esprime la legge

dell'azione di massa.

Queste espressioni dell'azione di massa ci permettono di calcolare come variano le

concentrazioni degli altri componenti del sistema se variamo la concentrazione (o la pressione

p o il numero di moli n ) di uno di essi (sempre però a T costante).

i i

La K perciò potrà avere delle dimensioni, che dipendono dalla somma algebrica degli

esponenti o essere adimensionale se (a+b) = (c+d).

Quest'ultima condizione significa che non c'è variazione del numero di moli nel corso della

reazione.

Quando si tratta di gas, si usano spesso le pressioni parziali anziché le concentrazioni (basta

ricordare che, per la legge di Dalton sulle miscele gassose ideali, la p è proporzionale a n );

i i

otterremo, in questo caso, una K .

p

Kp = Kc solo quando le K sono adimensionali, quando cioè non c'è variazione del numero di

moli.

 


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AUTORE

luca d.

PUBBLICATO

+1 anno fa


DETTAGLI
Esame: Chimica
Corso di laurea: Corso di laurea in chimica
SSD:
A.A.: 2010-2011

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher luca d. di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Chimica e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università La Sapienza - Uniroma1 o del prof Scienze chimiche Prof.

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