Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore 2010
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Valitutti, Tifi, Gentile
Esploriamo la
chimica
Seconda edizione di Chimica: molecole in
movimento
Capitolo 16 L’equilibrio chimico
1.L’equilibrio dinamico
2.L’equilibrio chimico: anche i prodotti
reagiscono
3.La costante di equilibrio
4.Il principio di Le Châtelier
5.L’equilibrio di solubilità
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1. L’equilibrio dinamico
Un sistema è in equilibrio dinamico quando le velocità
delle trasformazioni opposte sono uguali.
Quando una trasformazione fisica o chimica giunge
all’equilibrio, le condizioni di reversibilità e dinamicità
sono indicate da una doppia freccia.
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2. L’equilibrio chimico: anche i
prodotti reagiscono
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2. L’equilibrio chimico: anche i
prodotti reagiscono
A temperatura e pressione costanti, un sistema chimico
chiuso è all’equilibrio se la concentrazione (o
pressione) dei reagenti e dei prodotti è costante nel
tempo.
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3. L’equilibrio chimico: anche i
prodotti reagiscono
Data la generica reazione
aA + bB ⇄ cC + dD
Il valore di questo rapporto prende il nome di costante di
equilibrio (Keq) ed è espressa dalla relazione:
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3. L’equilibrio chimico: anche i
prodotti reagiscono
Cato Guldberg e Peter Waage enunciarono nel 1864 la
legge dell’azione di massa.
In un sistema chimico in equilibrio, a una data
temperatura e a una data pressione, il rapporto fra il
prodotto delle concentrazioni molari dei prodotti e il
prodotto delle concentrazioni molari dei reagenti,
ciascuna elevata al proprio coefficiente stechiometrico, è
costante.
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3. L’equilibrio chimico: anche i
prodotti reagiscono
Per ricavare la costante di equilibrio valgono le seguenti
regole:
1. le concentrazioni dei prodotti si pongono al
numeratore e quelle dei reagenti al denominatore;
2. le concentrazioni vanno moltiplicate fra loro ed elevate
a potenza con i rispettivi coefficienti di reazione.
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3. L’equilibrio chimico: anche i
prodotti reagiscono
Se Keq > 1 la reazione è spostata verso i prodotti.
Se Keq = 1 la reazione è all’equilibrio.
Se Keq < 1 la reazione è spostata verso i reagenti.
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3. L’equilibrio chimico: anche i
prodotti reagiscono
Nelle reazioni omogenee in fase gassosa, la costante di
equilibrio viene espressa in funzione delle pressioni
parziali e si indica con Kp.
aA(g) + bB(g) ⇄ cC(g) + dD(g)
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3. L’equilibrio chimico: anche i
prodotti reagiscono
Il valore della costante di equilibrio Keq varia con la
temperatura; per ogni valore di temperatura esistono
all’equilibrio un diverso valore valore di Keq e diverse
concentrazioni di reagenti e prodotti.
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3. L’equilibrio chimico: anche i
prodotti reagiscono
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4. Il principio di Le Châtelier
Lo stato di equilibrio si altera se si vanno a modificare le
condizioni di temperatura, pressione, concentrazione di
reagenti e prodotti.
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4. Il principio di Le Châtelier
Si deve a Le Châtelier il principio dell’equilibrio
mobile.
Un sistema all’equilibrio, perturbato da un’azione esterna,
reagisce in modo da ridurne o alterarne l’effetto
ristabilendo l’equilibrio
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4. Il principio di Le Châtelier
Aggiungendo un reagente a un sistema all’equilibrio,
questo si sposta nella direzione che consente il consumo
dell’aggiunta di reagente a favore della formazione del
prodotto. Viceversa si ha la reazione opposta se si
aggiunge un prodotto.
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4. Il principio di Le Châtelier
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4. Il principio di Le Châtelier
Principio di Le Châtelier (concentrazione)
Cambiando la concentrazione dei prodotti e dei reagenti,
il loro rapporto (cioè la costante di equilibrio, Keq) rimane
invariato, purché la temperatura rimanga costante prima
e dopo l’aggiunta.
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4. Il principio di Le Châtelier
Gli equilibri in fase gassosa risentono delle variazioni di
pressione e volume.
Principio di Le Châtelier (pressione)
L’aumento di pressione di un sistema gassoso
all’equilibrio, comporta lo spostamento dell’equilibrio nella
direzione in cui è presente il minore numero di molecole.
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4. Il principio di Le Châtelier
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4. Il principio di Le Châtelier
Principio di Le Châtelier (temperatura)
Se si riscalda un sistema all’equilibrio, si favorisce la
reazione endotermcia; se invece si raffredda, si favorisce
la reazione esotermica.
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4. Il principio di Le Châtelier
La presenza di un catalizzatore influenza solo la velocità
con cui si raggiunge l’equilibrio, ma non ha nessun effetto
sulla posizione dell’equilibrio perché non il catalizzatore
non partecipa alla reazione.
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5. L’equilibrio di solubilità
Le reazioni si dicono eterogenee quando i componenti si
trovano in fasi diverse.
Si ha una reazione eterogenea per esempio quando si
libera un gas a partire da un solido, oppure quando un
soluto solido si scioglie in soluzione.
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5. L’equilibrio di solubilità
La dissociazione in ioni di un solido è una reazione
chimica specificata da una propria particolare costante di
equilibrio detta prodotto di solubilità (Kps).
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5. L’equilibrio di solubilità
Kps è tanto più piccolo quanto meno solubile è una
sostanza.
In soluzione si ha formazione di un precipitato quando il
prodotto delle concentrazioni ioniche relative a una
sostanza è maggiore del suo Kps.
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5. L’equilibrio di solubilità
Come negli equilibri, la variazione della temperatura
influenza il prodotto di solubilità nel seguente modo:
• se la solubilizzazione è endotermica sarà favorita la
formazione della soluzione;
• se la solubilizzazione è esotermica la solubilità
diminuisce all’aumentare della temperatura.
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5. L’equilibrio di solubilità
L’aggiunta di uno ione
comune a una soluzione
satura di un composto ionico
all’equilibrio ne abbassa la
solubilità (effetto dello ione
comune).
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