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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..
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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
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