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CAPITOLO
L’equilibrio chimico
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Indice
1. Reazioni complete e reazioni reversibili
2. Costante di equilibrio
3. Fattori che influenzano l’equilibrio: il principio di Le Châtelier
4. Equilibrio eterogeneo
Mappa concettuale: L’equilibrio chimico
5. Costante del prodotto di solubilità
6. Effetto dello ione in comune sulla solubilità
© Paolo Pistarà
© Istituto Italiano Edizioni Atlas
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1 Reazioni complete e
reazioni reversibili
CAPITOLO 17. L’EQUILIBRIO CHIMICO
Le reazioni che procedono con la scomparsa di uno o di entrambi i reagenti sono dette
complete e sono rappresentate con una freccia rivolta verso i prodotti.
Mg(s) + 2 HNO3(aq)  Mg(NO3)2(aq) + H2(g)
Molte reazioni, invece, non arrivano a completamento:
CO(g) + H2O(g)
CO2(g)
+ H2(g)
Reazioni di questo tipo sono dette reversibili e sono rappresentate con due
frecce di verso opposto nella stessa reazione chimica.
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1 Reazioni complete e
reazioni reversibili
CAPITOLO 17. L’EQUILIBRIO CHIMICO
Quando la velocità della reazione diretta uguaglia la velocità della reazione inversa si
raggiunge uno stato di equilibrio dinamico.
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CAPITOLO 17. L’EQUILIBRIO CHIMICO
2 Costante di equilibrio
Nella seguente reazione
H2(g) + I2(g)
2 HI(g)
Hl
Hl
H2
I2
una volta raggiunto l’equilibrio, se le concentrazioni delle tre sostanze vengono inserite
nella relazione:
HI2
si ottiene un valore costante, ad una
specifica temperatura.
H2 I2
A 465 °C si ottiene un valore 48,9 che prende il nome di costante di equilibrio, indicata
con Kc.
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CAPITOLO 17. L’EQUILIBRIO CHIMICO
2 Costante di equilibrio
In una generica reazione:
aA + bB
cC + dD
la costante di equilibrio, Kc, è data dalla relazione:
costante di equilibrio =
Kc =
Cc Dd
prodotti
Aa Bb
reagenti
Questa equazione prende il nome di legge dell’equilibrio chimico o legge di azione di
massa.
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2 Costante di equilibrio
CAPITOLO 17. L’EQUILIBRIO CHIMICO
 Significato del valore di Kc
Il valore numerico della costante di equilibrio, Kc, rileva se in una reazione l’equilibrio è
più spostato verso i prodotti o verso i reagenti.
Kc  1 l’equilibrio è più spostato verso i prodotti
Kc  1 l’equilibrio è più spostato verso i reagenti
Kc ≈ 1 non vengono favoriti né i reagenti né i prodotti
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3 Fattori che influenzano
l’equilibrio: il principio
di Le Châtelier
CAPITOLO 17. L’EQUILIBRIO CHIMICO
Il principio di Le Châtelier afferma che:
“un sistema all’equilibrio reagisce ad ogni variazione delle condizioni sperimentali
spostandosi nel verso che contrasta l’effetto di tale variazione instaurando un nuovo
equilibrio”.
a. Variazione della pressione
Un aumento di pressione favorisce la reazione che porta ad un minor numero di
molecole.
N2(g) + 3 H2(g)
4 molecole totali
2 NH3(g)
2 molecole
Un aumento della pressione sposta l’equilibrio verso destra, cioè verso l’ammoniaca.
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3 Fattori che influenzano
l’equilibrio: il principio
di Le Châtelier
CAPITOLO 17. L’EQUILIBRIO CHIMICO
b. Variazione della concentrazione
“Quando un reagente o un prodotto viene aggiunto ad un sistema all’equilibrio, questo
si sposta nella direzione opposta a quella dove è stato aggiunto il componente”.
2 SO2(g) + O2(g)
2 SO3(g)
Un aumento di concentrazione di O2 sposta l’equilibrio della reazione verso destra, cioè
verso il prodotto SO3.
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3 Fattori che influenzano
l’equilibrio: il principio
di Le Châtelier
CAPITOLO 17. L’EQUILIBRIO CHIMICO
c. Variazione della temperatura
Con il crescere della temperatura l’equilibrio di una reazione endotermica si sposta
verso destra, cioè verso il prodotto di reazione.
N2(g) + O2(g) + 181 kJ
2 NO(g)
Una reazione endotermica è favorita da un aumento della temperatura.
Con il crescere della temperatura l’equilibrio di una reazione esotermica si sposta
verso sinistra, cioè verso i reagenti.
N2(g) + 3 H2(g)
2 NH3(g) + 92,4 kJ
Una reazione esotermica è favorita da una diminuzione della temperatura.
In una reazione all’equilibrio, una variazione di temperatura determina una modifica
della costante di equilibrio, Kc.
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3 Fattori che influenzano
l’equilibrio: il principio
di Le Châtelier
CAPITOLO 17. L’EQUILIBRIO CHIMICO
d. Azione del catalizzatore
In una miscela di reazione un catalizzatore non influenza l’equilibrio perché accelera sia
la reazione diretta che quella inversa. La presenza del catalizzatore permette di arrivare
all’equilibrio in un tempo più breve.
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4 Equilibrio eterogeneo
CAPITOLO 17. L’EQUILIBRIO CHIMICO
Quando tutte le sostanze, che partecipano ad un equilibrio, si presentano nella
stessa fase si parla di equilibrio omogeneo.
Nel caso in cui sono presenti due fasi diverse si parla di equilibrio eterogeneo.
CaCO3(s)
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CaO(s) + CO2(g)
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4 Equilibrio eterogeneo
CAPITOLO 17. L’EQUILIBRIO CHIMICO
Nella decomposizione del carbonato di calcio, CaCO3, l’espressione della costante di
equilibrio viene così scritta:
Kc = CO2
Il valore di Kc non è influenzato dalla quantità di CaCO3 e di CaO, fin quando
entrambi i solidi sono presenti.
Sebbene i due contenitori contengano
quantità differenti di CaCO3 e CaO, ad
una
definita
temperatura
(T),
all’equilibrio della reazione i due
contenitori hanno la stessa [CO2], se
sono presenti ambedue i solidi.
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Mappa concettuale:
L’equilibrio chimico
ESPRESSIONE DELLA
COSTANTE DI EQUILIBRIO
[Prodotti]
KC =
[Reagenti]
CAPITOLO 17. L’EQUILIBRIO CHIMICO
EQUILIBRIO CHIMICO
Una reazione chimica in cui sono
presenti sia i reagenti che i prodotti
CATALIZZATORE
Non influenza l’equilibrio,
ma solo il tempo per
raggiungerlo
Kc determina la posizione di
equilibrio
Fattori che influenzano l’equilibrio
chimico
VARIAZIONE DI
CONCENTRAZIONE
VARIAZIONE DI
PRESSIONE
VARIAZIONE DELLA
TEMPERATURA
Influenza Kc
Teoria dell’equilibrio mobile: principio di Le Châtelier
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5 Costante del prodotto di
CAPITOLO 17. L’EQUILIBRIO CHIMICO
solubilità
Per un composto ionico poco solubile in acqua, la costante di equilibrio prende il
nome di costante del prodotto di solubilità e si indica con Kps.
PbCl2(s)
Pb2+(aq) + 2 Cl(aq)
solido non disciolto
in soluzione
Kps = Pb2+Cl2
La costante del prodotto di solubilità è uguale al prodotto delle concentrazioni degli
ioni presenti all’equilibrio, elevate ciascuna ad un potenza pari al suo coefficiente
nell’equazione di equilibrio.
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6 Effetto dello ione in
comune sulla solubilità
CAPITOLO 17. L’EQUILIBRIO CHIMICO
Nella reazione di equilibrio
AgCl(s)
Ag+(aq) + Cl(aq)
se si aggiungono ioni Cl−, che derivano da un sale solubile come NaCl, l’equilibrio, in
base al principio di Le Châtelier, si sposta verso sinistra e si forma più AgCl solido.
Questo comportamento è denominato effetto dello ione in comune.
L’effetto dello ione in comune viene applicato per rimuovere ioni metallici nocivi in
acque inquinate.
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