L`equilibrio chimico
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1 MPT – Capitolo 10 Equilibrio Chimico L'equilibrio chimico Obiettivo Capire che cosa è l'equilibrio chimico, con tutti i vari fattori che lo influenzano. Un esempio semplice di equilibrio Preparando una soluzione satura di un sale si può osservare un tipico esempio di equilibrio chimico. All'inizio il sale versato si trova unicamente sul fondo e inizia a sciogliersi. A mano a mano che il sale si scioglie si avrà una maggiore quantità di ioni sciolti nella soluzione. Questi a loro volta inizieranno a ricristallizzare (a tornare sul fondo). Quando la velocità con la quale gli il sale si scioglie sarà uguale alla velocità con la quale gli ioni tornano allo stato solido si avrà un equilibrio. Si noti che l'equilibrio chimico è un fenomeno dinamico. Le quantità totali di sale sciolto e sale sul fondo restano sempre uguali, mentre l'identità delle singole particelle muta continuamente. Si può descrivere questa situazione con una semplice reazione chimica. Bisogna unicamente avere l'accortezza di indicare che la reazione può andare nelle due direzioni e non più in un'unica direzione come visto finora. NaCl(s) <----------> Na+(aq) + Cl-(aq) Il Principio di Le-Châtelier Quando un sistema che si trova in equilibrio viene perturbato, esso tende a contrastare e a ridurre gli effetti della perturbazione creando nuove condizioni di equilibrio. Se per esempio si disturba una situazione di equilibrio facendo evaporare l'acqua di una soluzione satura avete visto che il sale in più si deposita sul fondo. Esercizio di riflessione Analizzate, in modo analogo a quanto detto per le soluzioni saline, la composizione delle soluzioni gassate. Pensate all'acqua minerale; riflettete sul fenomeno dell'embolia gassosa dei sommozzatori. Lo stesso concetto può essere allargato a molte reazioni chimiche. Prendiamo l'ipotetica reazione col le sostanze A, B, C e D e gli indici di bilanciamento a, b, c e d. aA + bB <--------> dD + eE Si ha una situazione di equilibrio quando si raggiunge una tale situazione che può essere descritta tramite una costante di equilibrio. Si può anche provare a verificare questa affermazione con un esempio preso dalla vecchia produzione del gas città.. 2 MPT – Capitolo 10 Equilibrio Chimico CO + H2O <--------> CO2 + H2 1M 1M 0M 0M Reazione1 0.557M 0.557M 0.443M 0.443M Equilibrio1-2 0M 0M 1M 1M Reazione2 1M 3M 0M 0M Reazione3 0.318M 2.318M 0.682M 0.682M Equilibrio3 Se si esegue la Reazione1 o la Reazione 2 si ottiene alla fine la stessa posizione di equilibrio. La reazione diretta e quella inversa convergono verso la posizione di equilibrio. Se invece si perturba la condizione di partenza aggiungendo un eccesso di un reagente (l'acqua), l'equilibriotrova una posizione maggiormente spostata verso i prodotti (vedi Reazione 3 ed Equilibrio 3). Provate a ricostruire la formula per l'equilibriodi questa reazione e inserite i dati sopra indicati (in rosso). Troverete sempre lo stesso valore per la costante. Questa è un'altratipica applicazione del principio di Le-Châtelier. Alterando una componente dell'equilibrio le altre si adattano in modo da ristabilirlo. Spostamenti dell'equilibrio Ci sono vari fattori che influenzano la posizione di un equilibrio. In particolare la quantità delle sostanze presenti (e l'aggiuntao la rimozione di sostanze durante la reazione), la temperatura e la pressione. Analizziamo ora in maniera sistematica e qualitativa questi aspetti. Aumentare o diminuire i reagenti • • Quando in un sistema chimico all'equilibriosi aumenta (o diminuisce) di uno dei reagenti l'equilibriosi sposta a destra (a sinistra); il nuovo equilibrio quindi è caratterizzato da una maggiore (minore) concentrazione dei prodotti. Quando in un sistema chimico all'equilibriosi diminuisce (o aumenta) la concentrazione di uno dei prodotti l'equilibriosi sposta a destra (a sinistra); pertanto l'equilibrioè caratterizzato da una minore concentrazione dei reagenti. MPT – Capitolo 10 Equilibrio Chimico Cambiare la temperatura Quando in un sistema chimico all'equilibriosi aumenta la temperatura l'equilibriosi sposta nella direzione della reazione endotermica. Se invece si abbassa la temperatura il sistema fa ripartire la reazione esotermica. Potete anche a questo merito osservare l'esempioriportato nel libro di testo a pag 335 riguardante gli ossidi di azoto. Cambiare la pressione Quando in un sistema chimico all'equilibrioun aumento di pressione determina una diminuzione del volume, l'equilibrio si modifica spostandosi nella direzione che porta ad una diminuzione del numero totale di molecole di sostanze allo stato gassoso. Esercizi 1) Provate a rispondere alle domande del libro 2) Serie sull'equilibrio 3
