Equilibrio chimico

Equilibrio Chimico

2NO₂ ½ N₂O₄

Quando V₁ e V₂ diventano uguali si raggiunge una condizione di equilibrio dinamico.

Legge di azione delle masse (o dell'equilibrio chimico):

Data una reazione qualsiasi aA+bB ⇌ cC+dD

Quando si è raggiunto lo stato di equilibrio, a T costante, il rapporto fra il prodotto delle concentrazioni molari delle specie formate ed il prodotto delle concentrazioni molari dei reagenti rimasti, ciascuna concentrazione elevata ad una potenza pari al coefficiente stechiometrico con cui la specie compare nella reazione, assume un valore fisso, chiamato costante di equilibrio della reazione.

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

La costante di equilibrio cambia al variare della temperatura.

Maggiore è il valore di K, più la reazione è spostata a destra, verso la formazione dei prodotti.

Oss. C'è una sola costante di equilibrio, mentre esistono un numero infinito di posizioni di equilibrio.

Equilibrio

• omogeneo: tutti i reagenti hanno lo stesso stato di aggregazione.
• eterogeneo: le sostanze hanno stati di aggregazione diversa.

Equilibrio Chimico

₁NO₂ ⇌ ₁/2 N₂O₄Quando V₁ e V₂ diventano uguali si raggiunge una condizione di equilibrio dinamico.

Legge di azione delle masse (o dell'equilibrio chimico):

Data una reazione qualsiasi aA + bB ⇌ cC + dD

Quando si è raggiunto lo stato di equilibrio, a T costante, il rapporto fra il prodotto delle concentrazioni molari delle specie formate ed il prodotto delle concentrazioni molari dei reagenti rimasti, ciascuna concentrazione elevata ad una potenza pari al coefficiente stechiometrico con cui la specie compare nella reazione, assume un valore fisso, chiamato costante di equilibrio della reazione.

K_eq = [C]^c[D]^d / [A]^a[B]^bLa costante di equilibrio cambia al variare della temperatura.

Maggiore è il valore di K, più la reazione è spostata a destra, verso la formazione dei prodotti.

oss. C'è una sola costante di equilibrio, mentre esistono un numero infinito di posizioni di equilibrio.

Equilibrio omogeneo: tutti i reagenti hanno lo stesso stato di aggregazione.Equilibrio eterogeneo: le sostanze hanno stati di aggregazione diversa.

Principio di Le Chatelier (o dell'equilibrio mobile):

"Quando la condizione di equilibrio di un sistema subisce una variazione, il sistema reagisce in modo da ristabilire l'equilibrio."

Quindi: Ogni variazione delle concentrazioni all'equilibrio porterà ad uno spostamento dell'equilibrio in modo tale da far tornare uguale all'espressione della legge di azione delle masse.

Una volta perturbato l'equilibrio, ci troviamo in una nuova condizione iniziale.

A + B ↔ C + D

• La reazione si sposta verso destra: (verso la formazione dei prodotti)
• Togliendo un prodotto
• Aggiungendo un reagente
• La reazione si sposta verso sinistra: (verso la formazione dei reagenti)
• Aggiungendo un prodotto
• Togliendo un reagente

Se si applica la legge di azione delle masse a concentrazioni diverse da quelle che troviamo all'equilibrio, non calcoliamo K ma Q, il quoziente di reazione.

Se Q_c<K, per raggiungere l'equilibrio la reazione deve procedere verso destra.

Se Q_c>K, per raggiungere l'equilibrio la reazione deve procedere verso sinistra.

A + B ⇌ C + D + calore esotermica

A + B + calore ⇌ C + D endotermica

Secondo il principio di Le Chatelier:

Un aumento di T^o favorisce una reazione endotermica sfavorisce una reazione esotermica

e viceversa se diminuiamo T^o

Se tutti i reagenti sono specie gassose, l'equilibrio della reazione è modificato anche da variazioni di pressione.

L’aumento di P^o spinge sempre la reazione nella direzione in cui è presente il minor numero di molecole di gas.

Un catalizzatore abbassa della stessa quantità l’energia di attivazione della reazione diretta e di quella inversa.

Quindi reazione diretta ed inversa sono accelerate in egual misura e le concentrazioni all’equilibrio sono le stesse in presenza e in assenza del catalizzatore.

La condizione di equilibrio è soltanto raggiunta in un tempo minore.