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L’EQUILIBRIO CHIMICO

[NH ] [H S ] A è B

3 (g) 2 (g)

= oppure K’ = [NH ] [H S ]

K Inizio 1,0 /

c c 3 (g) 2 (g)

[NH HS ] Variazione -x +x

4 (s) Equilibrio 1,0 - x x

4) Si sciolgono 1,0 moli di A in 1,0 l di soluzione; si

stabilisce l’equilibrio A è B, che ha una K = 0,80. Calcola Sostituiamo i valori di concentrazione all’equilibrio

c

le concentrazioni di A e di B all’equilibrio. nella K :

c

[B] x

Inizialmente è presente 1,0 mole di A, mentre B è

• K = = = 0,80

c

assente [A] 1,0 - x

si può supporre che si consumi una quantità x di A

(visto che A diminuisce sarà -x); confrontando i Risolvendo l’equazione di primo grado rispetto ad x,

coefficienti stechiometrici di A e di B, x è la si ottiene x = 0,44; quindi

variazione positiva di B, corrispondente alla quantità [A] = 1,0 - x = 0,56 M

di B che si forma. [B] = 0,44 M

all’equilibrio rimarranno (1,0-x) moli di A e si

saranno formate x moli di B.

Schematicamente possiamo scrivere:

L’EQUILIBRIO CHIMICO √b

5) In un recipiente da 1,0 l si introducono 2,0 moli di H e -b + -4ac

2

2

1,0 mol di I a 440°C e si ha la reazione H + I è2HI; Applicando la risolvente x = __________________

2 2 2

calcolare le concentrazioni di tutte le specie all’equilibrio (K a 2a

c

440°C = 50) si ottiene x = 0,935

Procediamo come nell’esercizio precedente, tenendo

conto dei coefficienti stechiometrici: Le concentrazioni all’equilibrio sono:

+ H è 2HI

I [HI] = 2x = 1,870 M

2 2 [H ] = 2-x = 1,065 M

2

I 1,0 2,0 / [I ] = 1-x = 0,065 M

2

V -x -x 2x

E 1,0 - x 2,0 - x 2x 6) In un reattore in cui è stato introdotto HI alla pressione di

4x

(2x) 8,2 atm, si stabilisce l’equilibrio 2HI è H + I . Calcolare

2 2 2 2

le pressioni parziali di tutte le specie all’equilibrio, sapendo

K = = = 50

c che alla temperatura a cui si opera K = 2,04 10 .

-2

(1,0 - x) (2,0 - x) x -3x+2

2 p

Procediamo come nei casi precedenti, introducendo

da cui 46x -150x +100 = 0

2 nello schema le pressioni parziali invece del numero

di moli (la pressione parziale e le moli di ogni

componente di una miscela gassosa sono tra loro

proporzionali).

L’EQUILIBRIO CHIMICO

11.3 FATTORI CHE INFLUENZANO

2HI è H + I L’EQUILIBRIO: IL PRINCIPIO DI LE

2 2 CHATELIER

I 8,2 / / Dal punto di vista qualitativo, è possibile prevedere

V -2x x x in un sistema come viene influenzato l’equilibrio da

E 8,2 - 2x x x una variazione di concentrazione, di temperatura e di

p p x 2 pressione. Si applica il

H2 I2

p = = = 2,04 10 -2

Kc p (8,2 - 2x)

2HI 2 PRINCIPIO DI LE CHATELIER:

Estraendo la radice quadrata di entrambi i membri e OGNI SISTEMA IN EQUILIBRIO REAGISCE

risolvendo l’equazione, si ottiene x = 0,91 AD UNA PERTURBAZIONE ESTERNA

Le pressioni parziali all’equilibrio sono: CON UNO SPOSTAMENTO

DELL’EQUILIBRIO CHE SI OPPONE ALLA

= 8,2 - 2x = 6,4 atm

p HI PERTURBAZIONE.

p = p = 0,91 atm

H2 I2 Si stabiliscono, quindi, nuovi valori di

concentrazione che soddisfano il valore del rapporto

definito dalla costante di equilibrio.

L’equilibrio non viene invece influenzato

dall’eventuale presenza di un catalizzatore.

L’EQUILIBRIO CHIMICO

si sposta a destra (→) in modo da consumare una

11.3.1 VARIAZIONI DI CONCENTRAZIONE maggiore quantità di reagenti;

Se in un sistema all’equilibrio si varia la effetto analogo si ha allontanando un prodotto

concentrazione di una delle specie presenti, (C o D): l’equilibrio si sposta a destra (→) per

l’equilibrio si sposta in modo da compensare la ripristinare il prodotto allontanato;

variazione di concentrazione. Così, se si diminuisce inversamente, se si aggiunge un prodotto o si

la concentrazione di un reattivo o di un prodotto, allontana un reagente, l’equilibrio si sposta a sinistra

avverrà in misura maggiore la reazione che lo (←).

produce, mentre se viene aggiunta una specie,

l’equilibrio si sposta in modo da favorire la reazione

che permette di consumarla.

Consideriamo la generica reazione: VARIAZIONI DI CONCENTRAZIONE

aA + bB è cC + dD PERTURBAZIONE Aumento di un reagente o

e supponiamo che il sistema abbia raggiunto diminuzione di un prodotto

l’equilibrio; le concentrazioni di reagenti e prodotti →

EFFETTO spostamento a destra

saranno tali per cui:

[C] [D]

c d PERTURBAZIONE Diminuzione di un reagente

= K c o aumento di un prodotto

[A] [B]

a b ←

EFFETTO spostamento a sinistra

Se si aggiunge un reagente (A o B), l’equilibrio

• L’EQUILIBRIO CHIMICO

ESEMPI 11.3.2 VARIAZIONI DI PRESSIONE

Sono influenzati da variazioni di pressione gli

H + I è 2HI

2 2 equilibri in cui la trasformazione dei reagenti nei

prodotti comporta una variazione di pressione; tali

aggiunta di H spostamento a destra

• variazioni possono prodursi in presenza di uno o più

2 ←

aggiunta di HI spostamento a sinistra

• componenti gassosi se tra reagenti e prodotti varia il

allontanamento di I spostamento a sinistra

• numero di moli allo stato gassoso. Infatti, in base

2

allontanamento di HI spostamento a destra all’equazione di stato dei gas perfetti, a parità di altre

→ condizioni, la pressione esercitata è proporzionale al

numero di moli di gas.

Consideriamo l’equilibrio:

CaCO è CaO + CO

3 (s) (s) 2 (g) + B è C + 4D

2A

Essendo uno dei prodotti allo stato gassoso, è (g) (g) (g) (g)

possibile spostare completamente l’equilibrio verso

destra operando in recipiente aperto: CO si Si valuta se la reazione comporta un aumento o

2

allontana a mano a mano che si forma e si ha la una diminuzione di moli (e quindi di pressione): in

decomposizione completa di CaCO . questo caso la reazione verso destra implica un

3 aumento di pressione (si passa da 3 a 5 moli), quella

verso sinistra una diminuzione di pressione.

Se la P aumenta, l’equilibrio si sposta in modo

da produrre una diminuzione di pressione, quindi

L’EQUILIBRIO CHIMICO

verso sinistra.

Se la P diminuisce, l’equilibrio si sposta in modo da produrre un aumento di pressione, quindi verso destra.

• VARIAZIONI DI PRESSIONE

CONDIZIONE: moli reagenti > moli prodotti

PERTURBAZIONE: Aumento di P diminuzione di P

→ ←

EFFETTO: spostamento a destra spostamento a sinistra

CONDIZIONE: moli reagenti < moli prodotti

PERTURBAZIONE: Aumento di P diminuzione di P

← →

EFFETTO: spostamento a sinistra spostamento a destra

CONDIZIONE: moli reagenti = moli prodotti

PERTURBAZIONE: Aumento o diminuzione di P

EFFETTO: nessuno

CONDIZIONE: reattivi e prodotti tutti solidi, liquidi o sciolti in soluzione

PERTURBAZIONE: Aumento o diminuzione di P

EFFETTO: nessuno

L’EQUILIBRIO CHIMICO

ESEMPI 11.3.3 VARIAZIONI DI TEMPERATURA

Le reazioni si dicono esotermiche se sviluppano

2CO + O è 2CO

(g) 2 (g) 2 (g) calore, endotermiche se assorbono calore. Il calore

ceduto o assorbito può essere indicato nel simbolo

Dalla stechiometria della reazione, risulta che la di reazione insieme a reagenti e prodotti.

reazione verso destra comporta una diminuzione di ∆

Reazione esotermica ( H < 0):

P (da 3 moli a 2 moli) aA + bB è cC + dD + q q > 0

aumento di P spostamento a destra

• ←

diminuzione di P spostamento a sinistra

• Reazione endotermica (∆H > 0):

q +aA + bB è cC + dD q > 0

Cl è 2Cl

2 (g)

La reazione verso destra produce un aumento di P Per una reazione esotermica, un aumento di

(da 1 mole a 2 moli) temperatura provoca uno spostamento a sinistra,

aumento di P spostamento a sinistra una diminuzione di temperatura uno spostamento a

diminuzione di P spostamento a destra destra.

Inversamente, per una reazione endotermica,

H O + CO è H + CO un aumento di temperatura provoca uno

2 (g) (g) 2 (g) 2 (g) spostamento a destra, una diminuzione di

temperatura uno spostamento a sinistra.

La reazione non comporta variazioni nel numero di

moli di specie gassose. Quindi, variazioni di I processi esotermici sono favoriti da una

pressione non hanno effetti sull’equilibrio. diminuzione di T, quelli endotermici sono favoriti da

L’EQUILIBRIO CHIMICO

un aumento di T. VARIAZIONI DI TEMPERATURA

Reazione ESOTERMICA

PERTURBAZIONE: Aumento di T PERTURBAZIONE: diminuzione di T

← →

EFFETTO: spostamento a sinistra EFFETTO: spostamento a destra

Reazione ENDOTERMICA

PERTURBAZIONE: Aumento di T PERTURBAZIONE: diminuzione di T

→ ←

EFFETTO: spostamento a destra EFFETTO: spostamento a sinistra

L’EQUILIBRIO CHIMICO

ESEMPI 11.V VERIFICA SE HAI CAPITO

11.V.1 Basandoti sul significato di equilibrio

N + 3H è 2NH + q

2 2 3 dinamico, considera il generico equilibrio 2A è B

= -92 kJ mol )

reazione esotermica (∆H 0 -1 ed individua:

aumento di T spostamento a sinistra

• quante molecole di B si trasformano in A

diminuzione di temperatura spostamento

• nell’unità di tempo, se 10 molecole di A si

a destra trasformano in B nello stesso intervallo di tempo

quante molecole di A si trasformano in B

q + N O è 2NO nell’unità di tempo se 50 molecole di B si

2 4 2

reazione endotermica (∆H = +57 kJ mol )

0 -1 trasformano in A nello stesso intervallo di tempo.

aumento di T spostamento a destra

• 11.V.2 Per ciascuna delle seguenti reazioni di

diminuzione di temperatura spostamento a costante di

equilibrio, scrivi l’espressione della

sinistra equilibrio, valutando la relazione tra la K e le altre

1

due costanti:

1. A + B è C + D K 1

2. 2A + 2B è 2C + 2D K 2

3. 1/2 A + 1/2 B è 1/2 C + 1/2 D K 3


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AUTORE

Atreyu

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DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in farmacia (Facoltà di Medicina e Chirurgia e di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali)
SSD:
A.A.: 2011-2012

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Atreyu di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di CHIMICA MEDICA e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Tor Vergata - Uniroma2 o del prof Coletta Massimiliano.

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