Equilibri chimici

Un altro catalizzatore con ottima efficienza è l’acetilcolinesterasi, che

velocizza la rottura dei legami del neurotrasmettitore acetilcolina (contrazione

e rilassamento muscolare).

Gli enzimi sono principalmente catalizzatori omogenei perché si trovano nella

stessa situazione dei loro substrati. In parte però sono anche eterogenei

perché sono macromolecole (colloidi) quindi c’è una considerevole

separazione tra l’enzima e l’ambiente acquoso. Inoltre, nel sito attivo le

molecole dei reagenti hanno concentrazione molto maggiore rispetto a quella

della fase massiva.

Equilibri chimici

Un equilibrio chimico è un sistema in cui la velocità della reazione diretta e

della reazione inversa, inizialmente differenti, arrivano ad eguagliarsi: l’una

aumenta, l’altra diminuisce fino a raggiungere lo stesso valore.

A + B ↔ 2AB

2 2

v = k [A ][B ]  sono le velocità che misuro all’equilibrio

d 1 2 2

2

v = k [AB]

i 2

k e k sono le costanti cinetiche.

1 2

All’equilibrio: v = v

d i

2

k [A ][B ] = k [AB]

1 2 2 2

2

k /k = [AB] /[A ][B ] = K

1 2 2 2 eq

Il rapporto tra la costante cinetica della reazione diretta e la costante cinetica

della reazione inversa è la costante d’equilibrio.

Legge di Gudberg-Waade:

2

K = [AB] /[A ][B ]

c 2 2

Dove “c” sta per concentrazione molare.

La costante di equilibrio esprime un determinato rapporto tra la

concentrazione dei reagenti e dei prodotti cui corrisponde il minimo contenuto

energetico del sistema, che lì si arresta (la reazione si conclude).

All’equilibrio per le sostanze non c’è nessun vantaggio a stare associate

come prodotti o come reagenti.

Spesso nelle reazioni compaiono specie chimiche allo stato gassoso. In

questo caso al posto delle concentrazioni usiamo le pressioni parziali (K ).

p

Infatti:

pV = nRT  p = nRT/V = [M]RT (pressione e molarità sono direttamente

proporzionali).

K è sempre una costante di equilibrio, anche se ha un valore diverso rispetto

p

a K .

c

Esempio:

2NO Cl ↔ 2NO + Cl

2 2

1) NO Cl ↔ NO + Cl

2 2

2) NO Cl + Cl ↔NO + Cl

2 2 2

K = K /K = [NO ][Cl]/[NO Cl]

1 d1 i1 2 2

K = K /K = [NO ][Cl ]/[NO Cl][Cl]

2 d2 i2 2 2 2 2

Moltiplicando K x K : [NO ][Cl]x[NO ][Cl ]/[NO Cl]x[NO Cl]x[Cl] = [NO ] [Cl ]/

1 2 2 2 2 2 2 2 2

2

[NO Cl] = K

2

Una costante di equilibrio molto alta (prodotti più abbondanti dei reagenti)

indica che la reazione tende ad andare a termine, raggiungendo l’equilibrio

solo quando terminano i reagenti.

Una costante di equilibrio molto bassa (regenti più abbondanti dei prodotti)

indica che la reazione raggiunge l’equilibrio poco dopo l’inizio (si formano

pochi prodotti).

La costante d’equilibrio quindi indica da che parte è spostata la reazione, se

più verso i reagenti o verso i prodotti. 2 3

N.B.: La costante può essere una molarità (es: M x M/M = M) oppure un

numero puro (M/M = 1). In quest’ultimo caso il suo valore è più preciso.

Principio di Le Chatelier: se in un sistema all’equilibrio si ha una

perturbazione, il sistema tende a reagire in modo da minimizzare il

disequilibrio (ad esempio, ad un’aggiunta di reagente corrisponde un

aumento del prodotto).

È possibile far decorrere a termine anche una reazione con valori di K molto

bassi purché si agisca in modo da impedire che tale valore sia raggiunto, per

esempio allontanando uno dei prodotti man mano che si forma.

Le reazioni biochimiche non raggiungono mai l’equilibrio: i loro reagenti

sono prodotti della reazione precedente e i loro prodotti sono i reagenti della